Sir Isaac Newton ‘ s drie bewegingswetten beschrijven de beweging van massieve lichamen en hoe ze interageren. Newtons wetten lijken ons vandaag de dag misschien voor de hand liggend, maar meer dan drie eeuwen geleden werden ze als revolutionair beschouwd.Newton was een van de meest invloedrijke wetenschappers aller tijden. Zijn ideeën werden de basis voor de moderne natuurkunde. Hij bouwde voort op ideeën voort uit de werken van eerdere wetenschappers, waaronder Galileo en Aristoteles en was in staat om een aantal ideeën die alleen theorieën in het verleden was geweest bewijzen. Hij studeerde optica, astronomie en wiskunde — hij vond calculus uit. (De Duitse wiskundige Gottfried Leibniz wordt ook gecrediteerd met het zelfstandig ontwikkelen van het op ongeveer hetzelfde moment.)
Newton is misschien wel het meest bekend van zijn werk in het bestuderen van zwaartekracht en de beweging van planeten. Aangemoedigd door astronoom Edmond Halley nadat hij had toegegeven dat hij zijn bewijs van elliptische banen een paar jaar daarvoor had verloren, publiceerde Newton zijn wetten in 1687, in zijn baanbrekende werk “Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica” (wiskundige principes van de natuurfilosofie) waarin hij de beschrijving formaliseerde van hoe massieve lichamen bewegen onder invloed van externe krachten.bij het formuleren van zijn drie wetten vereenvoudigde Newton zijn behandeling van massieve lichamen door ze te beschouwen als wiskundige punten zonder grootte of rotatie. Hierdoor kon hij factoren zoals wrijving, luchtweerstand, temperatuur, materiaaleigenschappen, enz. negeren., en zich concentreren op verschijnselen die alleen kunnen worden beschreven in termen van massa, lengte en tijd. Bijgevolg kunnen de drie wetten niet worden gebruikt om het gedrag van grote stijve of vervormbare objecten nauwkeurig te beschrijven; in veel gevallen bieden ze echter geschikte nauwkeurige benaderingen.
Newton ‘ s wetten hebben betrekking op de beweging van massieve lichamen in een traagheidsreferentieframe, ook wel een Newtoniaans referentieframe genoemd, hoewel Newton zelf nooit een dergelijk referentieframe heeft beschreven. Een traagheidsreferentieframe kan worden beschreven als een 3-dimensionaal coördinatenstelsel dat stationaire of in uniforme Lineaire Beweging is., dat wil zeggen, het is niet versnellen of roteren. Hij ontdekte dat beweging binnen zo ‘ n traagheidsreferentieframe beschreven kan worden door drie simpele wetten. de eerste wet van beweging stelt: “een lichaam in rust zal in rust blijven, en een lichaam in beweging zal in beweging blijven tenzij het wordt ingewerkt door een externe kracht.”Dit betekent gewoon dat dingen niet helemaal alleen kunnen beginnen, stoppen of van richting veranderen. Er is enige kracht nodig die van buitenaf op hen inwerkt om zo ‘ n verandering te veroorzaken. Deze eigenschap van massieve lichamen om veranderingen in hun staat van beweging te weerstaan wordt soms traagheid genoemd.
De Tweede Wet van beweging beschrijft wat er gebeurt met een massief lichaam wanneer het wordt beïnvloed door een externe kracht. Het stelt: “de kracht die op een object werkt is gelijk aan de massa van dat object maal zijn versnelling.”Dit is geschreven in wiskundige vorm als F = ma, waar F is kracht, m is massa, en a is versnelling. De vetgedrukte letters geven aan dat kracht en versnelling vectorgrootheden zijn, wat betekent dat ze zowel magnitude als richting hebben. De kracht kan een enkele kracht zijn, of het kan de vector som van meer dan één kracht zijn, die de netto kracht is nadat alle krachten zijn gecombineerd.
wanneer een constante kracht inwerkt op een massief lichaam, zorgt deze ervoor dat het versnelt, dat wil zeggen dat het zijn snelheid verandert, met een constante snelheid. In het eenvoudigste geval zorgt een kracht die wordt uitgeoefend op een object in rust ervoor dat het versnelt in de richting van de kracht. Echter, als het object al in beweging is, of als deze situatie wordt bekeken vanuit een bewegend referentieframe, kan dat lichaam lijken te versnellen, vertragen of van richting veranderen afhankelijk van de richting van de kracht en de richtingen die het object en referentieframe ten opzichte van elkaar bewegen.
De Derde Wet van beweging stelt: “voor elke actie is er een gelijke en tegengestelde reactie.”Deze wet beschrijft wat er met een lichaam gebeurt als het een kracht uitoefent op een ander lichaam. Krachten komen altijd in paren voor, dus als het ene lichaam tegen het andere duwt, duwt het tweede lichaam net zo hard terug. Als je bijvoorbeeld een kar duwt, duwt de kar tegen je aan; als je aan een touw trekt, trekt het touw tegen je aan; als de zwaartekracht je tegen de grond trekt, duwt de grond tegen je voeten; en als een raket zijn brandstof achter hem aanbrandt, duwt het uitdijende uitlaatgas op de raket waardoor hij versnelt.
als het ene object veel, veel zwaarder is dan het andere, met name in het geval dat het eerste object aan de aarde is verankerd, wordt vrijwel alle versnelling aan het tweede object overgedragen, en kan de versnelling van het eerste object veilig worden genegeerd. Bijvoorbeeld, als je een honkbal naar het Westen zou gooien, zou je niet hoeven te bedenken dat je eigenlijk de rotatie van de aarde hebt veroorzaakt om een beetje te versnellen terwijl de bal in de lucht was. Echter, als je stond op rolschaatsen, en je gooide een bowlingbal naar voren, zou je beginnen achteruit te bewegen met een merkbare snelheid.
De drie wetten zijn geverifieerd door talloze experimenten in de afgelopen drie eeuwen, en ze worden nog steeds op grote schaal gebruikt om de soorten objecten en snelheden die we tegenkomen in het dagelijks leven te beschrijven. Ze vormen de basis van wat nu bekend staat als de klassieke mechanica, dat is de studie van massieve objecten die groter zijn dan de zeer kleine schalen aangepakt door de kwantummechanica en die langzamer bewegen dan de zeer hoge snelheden aangepakt door de relativistische mechanica.