กฎของนิวตัน
การแนะนำ
กฎของนิวตันเป็นตัวแทนของจุดสิ้นสุดของจุดเริ่มต้นหรือจุดเริ่มต้นของจุดสิ้นสุดของกลศาสตร์คลาสสิก ขึ้นอยู่กับว่าคุณมองอย่างไร ไม่ว่าในกรณีใด นี่คือจุดเปลี่ยนในประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์กายภาพ - การรวบรวมความรู้ทั้งหมดที่สั่งสมมาจนถึงช่วงเวลาประวัติศาสตร์นั้นเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวของร่างกายภายในกรอบของทฤษฎีฟิสิกส์ ซึ่งปัจจุบันเรียกกันทั่วไปว่ากลศาสตร์คลาสสิก เราสามารถพูดได้ว่ากฎการเคลื่อนที่ของนิวตันเป็นจุดเริ่มต้นของประวัติศาสตร์ฟิสิกส์สมัยใหม่และวิทยาศาสตร์ธรรมชาติโดยทั่วไป
กฎข้อแรกของนิวตัน
เมื่อพิจารณาจากความล้มเหลวในอดีตที่ร้ายแรงเช่นนี้ กฎข้อแรกของนิวตันจึงได้รับการกำหนดขึ้นในลักษณะการปฏิวัติที่ไม่มีเงื่อนไข เขาอ้างว่าหากอนุภาคหรือวัตถุใดๆ ไม่ถูกรบกวน มันจะเคลื่อนที่ต่อไปเป็นเส้นตรงด้วยความเร็วคงที่ด้วยตัวมันเอง ถ้าวัตถุเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงสม่ำเสมอ ร่างกายก็จะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงต่อไปด้วยความเร็วคงที่ ถ้าร่างกายได้พัก มันก็จะยังคงอยู่จนกว่าจะมีคนกดดันมัน กองกำลังภายนอก- หากต้องการเคลื่อนย้ายร่างกายออกจากที่เดิม ต้องใช้แรงภายนอกกดทับร่างกาย ขึ้นเครื่องบินกันเถอะ มันจะไม่มีวันเคลื่อนที่จนกว่าเครื่องยนต์จะสตาร์ท ดูเหมือนว่าการสังเกตนั้นชัดเจนในตัวเอง แต่ทันทีที่เราหันเหความสนใจจากการเคลื่อนไหวเป็นเส้นตรง มันก็จะไม่เป็นเช่นนั้น เมื่อวัตถุเคลื่อนที่อย่างเฉื่อยไปตามวิถีไซคลิกแบบปิด การวิเคราะห์จากตำแหน่งของกฎข้อที่หนึ่งของนิวตันจะทำให้บุคคลหนึ่งสามารถระบุคุณลักษณะของมันได้อย่างแม่นยำเท่านั้น
ลองนึกภาพบางอย่างเช่นค้อนกรีฑา - ลูกกระสุนปืนใหญ่ที่ปลายเชือกที่คุณหมุนรอบหัว ในกรณีนี้ นิวเคลียสไม่ได้เคลื่อนที่เป็นเส้นตรง แต่เคลื่อนที่เป็นวงกลม ซึ่งหมายความว่าตามกฎข้อที่หนึ่งของนิวตัน มีบางสิ่งรั้งมันไว้ “บางสิ่ง” นี้คือแรงสู่ศูนย์กลางที่คุณใช้กับนิวเคลียสและหมุนมัน ในความเป็นจริงคุณสามารถสัมผัสได้ด้วยตัวเอง - ด้ามจับของค้อนกรีฑากดบนฝ่ามือของคุณอย่างเห็นได้ชัด หากคุณเปิดมือแล้วปล่อยค้อน มันจะพุ่งออกไปเป็นเส้นตรงทันทีหากไม่มีแรงภายนอก มันจะแม่นยำกว่าถ้าบอกว่านี่คือวิธีที่ค้อนจะทำงานในสภาวะที่เหมาะสม (เช่นในอวกาศ) เนื่องจากภายใต้อิทธิพลของแรงดึงดูดของโลกมันจะบินเป็นเส้นตรงอย่างเคร่งครัดเท่านั้นในขณะนี้ เมื่อปล่อยวางและในอนาคตเส้นทางการบินจะเบี่ยงเบนไปในทิศทางมากขึ้น พื้นผิวโลก- หากคุณพยายามปล่อยค้อนจริงๆ ปรากฎว่าค้อนที่ถูกปล่อยออกมาจากวงโคจรวงกลมจะเคลื่อนที่ไปตามแนวเส้นตรงที่สัมผัสกันอย่างเคร่งครัด (ตั้งฉากกับรัศมีของวงกลมที่มันถูกหมุน) ด้วยความเร็วเชิงเส้น ความเร็วเท่ากันการหมุนเวียนของมันอยู่ใน "วงโคจร"
ตอนนี้ เรามาแทนที่แกนกลางของค้อนกรีฑาด้วยดาวเคราะห์ ค้อนที่มีดวงอาทิตย์ และเชือกที่มีแรงดึงดูดแรงโน้มถ่วง ที่นี่คุณมีแบบจำลองระบบสุริยะของนิวตันแล้ว
การวิเคราะห์สิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อวัตถุหนึ่งโคจรอีกวัตถุหนึ่งเป็นวงโคจรเป็นวงกลมเมื่อมองแวบแรกดูเหมือนจะเป็นสิ่งที่ชัดเจนในตัวเอง แต่เราไม่ควรลืมว่ามันรวมถึง ทั้งซีรีย์บทสรุปของตัวแทนที่ดีที่สุด ความคิดทางวิทยาศาสตร์รุ่นก่อนๆ (แค่จำไว้. กาลิเลโอ กาลิเลอี- ปัญหาก็คือ เมื่อเคลื่อนที่ในวงโคจรเป็นวงกลมที่อยู่นิ่ง ร่างกายท้องฟ้า (และอื่นๆ) จะดูเงียบสงบมากและดูเหมือนจะอยู่ในสภาวะสมดุลไดนามิกและจลน์ศาสตร์ที่เสถียร อย่างไรก็ตามหากคุณดูจะสงวนไว้เฉพาะโมดูลัส (ค่าสัมบูรณ์) ของความเร็วเชิงเส้นของวัตถุดังกล่าวในขณะที่ทิศทางของมันจะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาภายใต้อิทธิพลของแรงดึงดูดของแรงโน้มถ่วง ซึ่งหมายความว่าเทห์ฟากฟ้าเคลื่อนที่ด้วยความเร่งสม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม นิวตันเองก็เรียกความเร่งว่าเป็น "การเปลี่ยนแปลงในการเคลื่อนที่"
กฎข้อที่หนึ่งของนิวตันยังมีบทบาทสำคัญอีกประการหนึ่งจากมุมมองของทัศนคติของนักวิทยาศาสตร์ธรรมชาติของเราต่อธรรมชาติของโลกวัตถุ เขาบอกเราว่าการเปลี่ยนแปลงในลักษณะการเคลื่อนไหวของร่างกายบ่งชี้ว่ามีแรงภายนอกที่กระทำต่อมัน ในทางกลับกัน ถ้าเราสังเกตว่าตะไบเหล็กกระโดดขึ้นมาติดแม่เหล็ก หรือเอาผ้าออกจากเครื่องอบผ้าของเครื่องซักผ้า เราก็พบว่าสิ่งต่าง ๆ ติดกันและแห้งเข้าหากัน เราก็สามารถ รู้สึกสงบและมั่นใจ: ผลกระทบเหล่านี้เป็นผลมาจากการกระทำของแรงธรรมชาติ (ในตัวอย่างที่ให้ไว้คือแรงดึงดูดของแม่เหล็กและไฟฟ้าสถิต ตามลำดับ)
กฎข้อที่สองของนิวตัน
หากกฎข้อแรกของนิวตันช่วยให้เราระบุได้ว่าวัตถุอยู่ภายใต้อิทธิพลของแรงภายนอกหรือไม่ กฎข้อที่สองจะอธิบายสิ่งที่เกิดขึ้นกับร่างกายภายใต้อิทธิพลของแรงเหล่านั้น ยิ่งผลรวมของแรงภายนอกที่กระทำต่อร่างกายมีมากขึ้น กฎนี้ระบุไว้ ความเร่งที่ร่างกายได้รับก็จะมากขึ้นตามไปด้วย ครั้งนี้. ในเวลาเดียวกันร่างกายที่มันติดอยู่ก็จะยิ่งมีขนาดใหญ่มากขึ้นเท่านั้น จำนวนเท่ากันแรงภายนอก ความเร่งก็จะน้อยลง นั่นคือสอง โดยสังหรณ์ใจ ข้อเท็จจริงทั้งสองนี้ดูเหมือนจะชัดเจนในตัวเอง และในรูปแบบทางคณิตศาสตร์จะเขียนไว้ดังนี้:
โดยที่ F คือแรง m คือมวล และคือความเร่ง นี่อาจเป็นสมการทางฟิสิกส์ที่มีประโยชน์และใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในบรรดาสมการทางฟิสิกส์ทั้งหมด ก็เพียงพอแล้วที่จะทราบขนาดและทิศทางของแรงทั้งหมดที่กระทำต่อระบบกลไกและมวลของตัววัตถุที่ประกอบด้วยอยู่ และเราสามารถคำนวณพฤติกรรมของมันทันเวลาด้วยความแม่นยำสมบูรณ์
มันเป็นกฎข้อที่สองของนิวตันที่ทำให้กลไกคลาสสิกทั้งหมดมีเสน่ห์เป็นพิเศษ - มันเริ่มดูเหมือนราวกับว่าโลกทางกายภาพทั้งหมดมีโครงสร้างเหมือนโครโนมิเตอร์ที่แม่นยำที่สุด และไม่มีสิ่งใดในนั้นรอดพ้นสายตาของผู้สังเกตการณ์ที่อยากรู้อยากเห็น บอกพิกัดเชิงพื้นที่และความเร็วของจุดวัตถุทั้งหมดในจักรวาลให้ฉันฟัง ราวกับว่านิวตันกำลังบอกเรา บอกทิศทางและความรุนแรงของแรงทั้งหมดที่กระทำในจักรวาล แล้วฉันจะทำนายสถานะในอนาคตของมันให้คุณฟัง และมุมมองเกี่ยวกับธรรมชาติของสิ่งต่าง ๆ ในจักรวาลนี้มีอยู่จนกระทั่งการกำเนิดของ กลศาสตร์ควอนตัม.
กฎข้อที่สามของนิวตัน
สำหรับกฎข้อนี้เองที่นิวตันน่าจะได้รับเกียรติและความเคารพไม่เพียงแต่จากนักวิทยาศาสตร์ธรรมชาติเท่านั้น แต่ยังรวมถึงนักวิทยาศาสตร์ด้านมนุษยศาสตร์และประชาชนทั่วไปด้วย พวกเขาชอบที่จะอ้างอิงถึงเขา (ทั้งในเชิงธุรกิจและไม่เกี่ยวกับธุรกิจ) วาดแนวที่กว้างที่สุดกับสิ่งที่เราถูกบังคับให้สังเกตในชีวิตประจำวันของเรา และพวกเขาดึงเขาแทบจะแนบหูเพื่อยืนยันบทบัญญัติที่มีการโต้เถียงมากที่สุดในระหว่างการอภิปรายในประเด็นต่างๆ ตั้งแต่ความสัมพันธ์ระหว่างบุคคลและจบด้วยความสัมพันธ์ระหว่างประเทศและการเมืองโลก อย่างไรก็ตาม นิวตันใส่ความหมายทางกายภาพที่เจาะจงลงในกฎข้อที่สามซึ่งต่อมามีชื่อว่าเขา และแทบจะไม่ตั้งใจให้มันมีความหมายอื่นใดนอกจากเป็นวิธีอธิบายธรรมชาติของปฏิกิริยาระหว่างแรงที่แม่นยำ กฎข้อนี้ระบุว่าหากวัตถุ A กระทำด้วยแรงบางอย่างต่อวัตถุ B แล้ววัตถุ B ก็กระทำต่อวัตถุ A ด้วยแรงที่มีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้าม กล่าวอีกนัยหนึ่ง เมื่อคุณยืนบนพื้น คุณจะออกแรงบนพื้นซึ่งเป็นสัดส่วนกับมวลของร่างกาย ตามกฎข้อที่สามของนิวตัน พื้นจะกระทำต่อคุณด้วยแรงที่เท่ากัน แต่ไม่ได้ชี้ลงด้านล่าง แต่ขึ้นด้านบนอย่างเคร่งครัด การทดสอบด้วยกฎข้อนี้ไม่ใช่เรื่องยาก: คุณจะรู้สึกว่ามีพื้นโลกกดทับฝ่าเท้าอยู่ตลอดเวลา
สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจและจำไว้ว่านิวตันกำลังพูดถึงแรงสองแรงโดยสมบูรณ์ จากธรรมชาติที่แตกต่างกันและแต่ละแรงกระทำต่อวัตถุ “ของมัน” เมื่อแอปเปิลตกลงมาจากต้นไม้ โลกจะกระทำต่อแอปเปิลด้วยแรงดึงดูดแรงโน้มถ่วงของมัน (ซึ่งเป็นผลมาจากการที่แอปเปิ้ลเร่งเข้าหาพื้นผิวโลกอย่างสม่ำเสมอ) แต่ในขณะเดียวกัน แอปเปิลก็เช่นกัน ดึงดูดโลกเข้ามาหาตัวเองด้วย ความแข็งแกร่งที่เท่าเทียมกัน- และความจริงที่ว่าสำหรับเราแล้วดูเหมือนว่าเป็นแอปเปิ้ลที่ตกลงสู่พื้นโลกและไม่ใช่ในทางกลับกันนั้นเป็นผลมาจากกฎข้อที่สองของนิวตันอยู่แล้ว มวลของแอปเปิ้ลเมื่อเปรียบเทียบกับมวลของโลกนั้นต่ำอย่างไม่มีใครเทียบได้ ดังนั้นจึงเป็นความเร่งที่มองเห็นได้ด้วยตาของผู้สังเกต มวลของโลกเมื่อเทียบกับมวลของแอปเปิ้ลนั้นมีมหาศาล ดังนั้นความเร่งจึงแทบจะมองไม่เห็น (ถ้าลูกแอปเปิ้ลหล่นลงมา จุดศูนย์กลางของโลกจะเคลื่อนขึ้นด้านบนเป็นระยะทางน้อยกว่ารัศมี นิวเคลียสของอะตอม.)
บทสรุป
เมื่อนำมารวมกัน กฎสามข้อของนิวตันทำให้นักฟิสิกส์มีเครื่องมือที่จำเป็นในการเริ่มสังเกตปรากฏการณ์ทั้งหมดที่เกิดขึ้นในจักรวาลของเราอย่างครอบคลุม และแม้จะมีความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์อย่างมหาศาลที่เกิดขึ้นตั้งแต่สมัยนิวตันในการออกแบบรถยนต์ใหม่หรือส่งยานอวกาศไปยังดาวพฤหัสบดี คุณจะต้องใช้กฎสามข้อเดียวกันของนิวตัน
บทคัดย่อที่คล้ายกัน:
ตั๋วหมายเลข 1 1. การเคลื่อนไหวทางกลคือการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของร่างกาย ร่างกายอื่นๆ เมื่อเวลาผ่านไป การกระจัด r – เวกเตอร์, conn ตำแหน่งเริ่มต้นและตำแหน่งสุดท้ายของเนื้อหา 1[
ปรากฏการณ์แรงโน้มถ่วงและมวลกายซึ่งเป็นแรงดึงดูดของโลก การวัดมวลโดยใช้สเกลแบบคาน ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ "กฎหมาย" แรงโน้มถ่วงสากล"การกำหนดและขีดจำกัดของการบังคับใช้ การคำนวณแรงโน้มถ่วงและความเร่ง ฤดูใบไม้ร่วงฟรี.
การคำนวณแทนเจนต์และความเร่งรวม การกำหนดความเร็วของบล็อกตามฟังก์ชัน การสร้างสมการการเคลื่อนที่ในการฉายภาพ การคำนวณ ความเร็วเริ่มต้นการเคลื่อนไหวของนักเล่นสเก็ต โมเมนตัมและกฎการอนุรักษ์โมเมนตัม ความเร่งเป็นอนุพันธ์ของความเร็ว
องค์ประกอบของจลนศาสตร์ เอ็ม ที อูเร การเคลื่อนไหว , ความเร็ว. จุดวัสดุคือวัตถุที่สามารถละเลยขนาดและรูปร่างได้ในปัญหานี้ เวกเตอร์ใดๆ สามารถขยายเป็นพื้นฐานได้:
การเคลื่อนที่ของอนุภาคที่ไม่อิสระ แรงปฏิกิริยาและพลศาสตร์ของอนุภาค การเคลื่อนที่ของจุดศูนย์กลางมวล กฎการอนุรักษ์โมเมนตัมของระบบ กฎการอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุมของระบบ กฎการอนุรักษ์และการเปลี่ยนแปลงพลังงานกลของระบบอนุภาค ทฤษฎีบทของเคอนิก
สูตรจลนศาสตร์ การเคลื่อนไหวทางกล- ระบบอ้างอิง วิถี การเคลื่อนไหว การเร่งความเร็วการเพิ่มความเร็ว การเคลื่อนที่เชิงเส้นที่มีความเร่งสม่ำเสมอสม่ำเสมอ ความเร่งของแรงโน้มถ่วง สภาพสมดุลของคันโยก แรงยืดหยุ่น, กฎของฮุค
ตัวอย่างปฏิสัมพันธ์ของร่างกายโดยใช้การทดลอง กฎข้อที่หนึ่งของนิวตัน กรอบอ้างอิงเฉื่อย แนวคิดเรื่องอำนาจและ สนามทางกายภาพ- มวลของจุดวัตถุ โมเมนตัม และจุดศูนย์กลางมวลของระบบ กฎข้อที่สองและสามของนิวตัน การนำไปใช้ การเคลื่อนที่ของจุดศูนย์กลางมวล
F=0 F=ma F=ma มีระบบอ้างอิงที่สัมพันธ์กันซึ่งวัตถุที่เคลื่อนที่ในการแปลจะคงความเร็วคงที่ หากการกระทำของวัตถุอื่นบนวัตถุนั้นได้รับการชดเชย
สาระสำคัญทางกายภาพของแนวคิด: "อวกาศ-เวลา", "สัมประสิทธิ์สัดส่วน" ชี้แจงกฎแรงโน้มถ่วงสากล มวลของแกนกลางและเปลือกวัตถุของโลก พระจันทร์เป็นผู้ฝ่าฝืนกฎ การเคลื่อนไหวของวงโคจร- พารามิเตอร์ของวงโคจรของกาแล็กซีของเรา
กระทรวงกลาโหมของสหพันธรัฐรัสเซีย
สถาบันการทหาร
การป้องกันทางอากาศของทหาร
กองกำลังติดอาวุธของสหพันธรัฐรัสเซีย
ตั้งชื่อตามจอมพลแห่งสหภาพโซเวียต A.M. VASILEVSKY
แผนก คณิตศาสตร์และฟิสิกส์ ____________
บทคัดย่อในหัวข้อ:
“กฎของนิวตัน”
เสร็จสิ้นโดย: นักเรียนนายร้อย 311 กลุ่มการศึกษา Vasiltsov N.Y.
ตรวจสอบโดย: อาจารย์ภาควิชาหมายเลข 15 Ermolenko V.P.
สโมเลนสค์ – 2009
- การแนะนำ
วิทยาศาสตร์ในช่วงหลายปีที่ผ่านมามีลักษณะทางปรัชญาตามธรรมชาติเช่น สืบเนื่องมาจากการที่การเคลื่อนไหวที่สังเกตโดยตรงของเทห์ฟากฟ้าเป็นการเคลื่อนไหวที่แท้จริง จากนี้จึงได้ข้อสรุปเกี่ยวกับตำแหน่งศูนย์กลางของโลกในจักรวาล ระบบนี้สะท้อนคุณลักษณะบางประการของโลกในฐานะเทห์ฟากฟ้าได้อย่างถูกต้อง กล่าวคือ โลกเป็นลูกบอล และทุกสิ่งมีแรงโน้มถ่วงเข้าหาศูนย์กลาง ดังนั้นคำสอนนี้จึงเกี่ยวกับโลกจริงๆ ในช่วงเวลานั้น เป็นไปตามข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับความรู้ทางวิทยาศาสตร์ ประการแรก อธิบายการเคลื่อนที่ที่สังเกตได้ของเทห์ฟากฟ้าจากมุมมองเดียว และประการที่สอง ทำให้สามารถคำนวณตำแหน่งในอนาคตของวัตถุเหล่านั้นได้ ในเวลาเดียวกัน โครงสร้างทางทฤษฎีชาวกรีกโบราณมีลักษณะเป็นการเก็งกำไรล้วนๆ - พวกเขาแยกจากการทดลองโดยสิ้นเชิง
ระบบนี้กินเวลาจนกระทั่ง ศตวรรษที่สิบหกก่อนการเกิดขึ้นของคำสอนของโคเปอร์นิคัสซึ่งได้รับการพิสูจน์เพิ่มเติมในฟิสิกส์ทดลองของกาลิเลโอซึ่งปิดท้ายด้วยการสร้างกลศาสตร์ของนิวตันซึ่งรวมการเคลื่อนที่ของเทห์ฟากฟ้าและวัตถุบนพื้นโลกเข้ากับกฎการเคลื่อนที่แบบครบวงจร นับเป็นการปฏิวัติครั้งใหญ่ที่สุดในวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของการพัฒนาวิทยาศาสตร์ในความเข้าใจสมัยใหม่
กาลิเลโอ กาลิเลอี เชื่อว่าโลกไม่มีที่สิ้นสุดและสสารนั้นเป็นนิรันดร์ ในทุกกระบวนการ ไม่มีสิ่งใดถูกทำลายหรือเกิดขึ้น มีเพียงการเปลี่ยนแปลงในการจัดเรียงวัตถุหรือส่วนต่างๆ เท่านั้นที่เกิดขึ้น สสารประกอบด้วยอะตอมที่แบ่งแยกไม่ได้อย่างแน่นอน การเคลื่อนที่ของมันคือการเคลื่อนไหวทางกลสากลเพียงอย่างเดียว เทห์ฟากฟ้ามีความคล้ายคลึงกับโลกและเป็นไปตามกฎกลศาสตร์เดียวกัน
สำหรับนิวตัน สิ่งสำคัญคือต้องค้นหาคุณสมบัติของวัตถุที่กำลังศึกษาผ่านการทดลองและการสังเกตอย่างไม่คลุมเครือ และสร้างทฤษฎีบนพื้นฐานของการเหนี่ยวนำโดยไม่ต้องใช้สมมติฐาน เขาดำเนินการต่อจากข้อเท็จจริงที่ว่าในวิชาฟิสิกส์ในฐานะวิทยาศาสตร์เชิงทดลองไม่มีที่สำหรับตั้งสมมติฐาน เมื่อตระหนักถึงความไม่สมบูรณ์ของวิธีการอุปนัย เขาจึงถือว่าวิธีนี้เป็นวิธีที่ดีกว่าในหมู่คนอื่นๆ
ทั้งในสมัยโบราณและในศตวรรษที่ 17 ตระหนักถึงความสำคัญของการศึกษาการเคลื่อนไหวของเทห์ฟากฟ้า แต่ถ้าสำหรับชาวกรีกโบราณ ปัญหานี้มีความสำคัญทางปรัชญามากกว่า ดังนั้นในศตวรรษที่ 17 แง่มุมเชิงปฏิบัติจึงมีความโดดเด่นมากกว่า การพัฒนาระบบนำทางจำเป็นต้องพัฒนาตารางทางดาราศาสตร์ที่แม่นยำยิ่งขึ้นเพื่อจุดประสงค์ในการนำทาง เมื่อเปรียบเทียบกับตารางทางดาราศาสตร์ ภารกิจหลักคือการกำหนดลองจิจูดดังนั้น ที่นักดาราศาสตร์ต้องการและนักเดินเรือ เพื่อแก้ปัญหาเชิงปฏิบัติที่สำคัญนี้ หอดูดาวของรัฐแห่งแรกจึงถูกสร้างขึ้น (หอดูดาวปารีสในปี 1672, หอดูดาวกรีนิชในปี 1675) โดยพื้นฐานแล้ว นี่คือภารกิจในการกำหนดเวลาที่แน่นอน ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับเวลาท้องถิ่น จะให้ช่วงเวลาที่สามารถแปลงเป็นลองจิจูดได้ เวลานี้สามารถกำหนดได้โดยการสังเกตการเคลื่อนที่ของดวงจันทร์ท่ามกลางดวงดาว ตลอดจนการใช้นาฬิกาที่แม่นยำตามเวลาที่แน่นอนและผู้สังเกตจะเก็บรักษาไว้ สำหรับกรณีแรก จำเป็นต้องใช้ตารางที่แม่นยำมากในการทำนายตำแหน่งของเทห์ฟากฟ้า และสำหรับกรณีที่สอง กลไกนาฬิกาที่แม่นยำและเชื่อถือได้อย่างยิ่ง การทำงานในทิศทางเหล่านี้ไม่ประสบความสำเร็จ มีเพียงนิวตันเท่านั้นที่สามารถหาวิธีแก้ปัญหาได้ ซึ่งต้องขอบคุณการค้นพบกฎแรงโน้มถ่วงสากลและกฎพื้นฐานสามข้อของกลศาสตร์ รวมถึงแคลคูลัสเชิงอนุพันธ์และอินทิกรัล ทำให้กลศาสตร์มีลักษณะของทฤษฎีวิทยาศาสตร์เชิงบูรณาการ
-
กลไกของนิวตัน
แนวคิดของนิวตันเป็นพื้นฐานของความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีมากมายเมื่อเวลาผ่านไป มีหลายวิธีเกิดขึ้นบนรากฐานของมัน การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในสาขาต่างๆ ของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ
- กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
สามารถนำไปใช้กับกรณีการเคลื่อนไหวที่ง่ายที่สุดได้โดยตรง เมื่อวัตถุที่เคลื่อนไหวถือเป็นจุดวัตถุ เช่น เมื่อไม่คำนึงถึงขนาดและรูปร่างของร่างกายและเมื่อการเคลื่อนไหวของร่างกายถือเป็นการเคลื่อนไหวของจุดที่มีมวล ในน้ำเดือดเพื่ออธิบายการเคลื่อนที่ของจุดคุณสามารถเลือกระบบพิกัดใดก็ได้ซึ่งสัมพันธ์กับปริมาณที่กำหนดลักษณะการเคลื่อนที่นี้ วัตถุใดๆ ที่เคลื่อนไหวสัมพันธ์กับวัตถุอื่นๆ สามารถถือเป็นวัตถุอ้างอิงได้ ในพลศาสตร์ เราจัดการกับระบบพิกัดเฉื่อย โดยมีคุณลักษณะที่ว่าจุดวัสดุอิสระเคลื่อนที่ไปพร้อมกับระบบพิกัดเฉื่อย ความเร็วคงที่.
- กฎข้อแรกของนิวตัน
ในชีวิต กฎนี้อธิบายกรณีที่หากคุณหยุดดึงหรือดันวัตถุที่กำลังเคลื่อนไหว ร่างกายจะหยุดและไม่เคลื่อนที่ต่อไปด้วยความเร็วคงที่ นี่คือวิธีที่รถหยุดโดยดับเครื่องยนต์ ตามกฎของนิวตัน แรงเบรกจะต้องกระทำกับรถที่กลิ้งด้วยความเฉื่อย ซึ่งในทางปฏิบัติคือแรงต้านของอากาศและการเสียดสีของยางรถยนต์บนพื้นผิวทางหลวง มันทำให้รถเร่งความเร็วติดลบจนกระทั่งมันหยุด
ข้อเสียของการกำหนดกฎหมายนี้คือไม่มีข้อบ่งชี้ถึงความจำเป็นในการจำแนกการเคลื่อนไหวดังกล่าว ระบบเฉื่อยพิกัด ความจริงก็คือนิวตันไม่ได้ใช้แนวคิดของระบบพิกัดเฉื่อย - แต่เขาแนะนำแนวคิดของปริภูมิสัมบูรณ์ - เป็นเนื้อเดียวกันและไม่มีการเคลื่อนที่ - ซึ่งเขาเชื่อมโยงระบบพิกัดสัมบูรณ์บางอย่างซึ่งสัมพันธ์กับความเร็วของร่างกายถูกกำหนด . เมื่อความว่างเปล่าของอวกาศสัมบูรณ์ในฐานะระบบอ้างอิงสัมบูรณ์ถูกเปิดเผย กฎความเฉื่อยเริ่มมีการกำหนดแตกต่างออกไป: สัมพันธ์กับระบบพิกัดเฉื่อย วัตถุอิสระจะรักษาสภาวะนิ่งหรือการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงสม่ำเสมอ
- กฎข้อที่สองของนิวตัน
- การเร่งความเร็ว – ปริมาณเวกเตอร์(นิวตันเรียกมันว่าปริมาณการเคลื่อนที่และนำมาพิจารณาเมื่อกำหนดกฎของสี่เหลี่ยมด้านขนานของความเร็ว) ซึ่งกำหนดอัตราการเปลี่ยนแปลงความเร็วการเคลื่อนที่ของวัตถุ
แรงคือปริมาณเวกเตอร์ที่เข้าใจว่าเป็นการวัดอิทธิพลทางกลต่อวัตถุจากวัตถุหรือสนามอื่น ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ร่างกายได้รับความเร่งหรือเปลี่ยนรูปร่างและขนาดของมัน
น้ำหนักตัว – ปริมาณทางกายภาพ– หนึ่งในคุณสมบัติหลักของสสารซึ่งกำหนดคุณสมบัติเฉื่อยและแรงโน้มถ่วง
กฎนี้ง่ายต่อการยืนยันจากการทดลอง หากคุณติดรถเข็นไว้ที่ปลายสปริงแล้วปล่อยสปริงให้ทันเวลา ทีรถเข็น จะไปตามทาง ส 1 (รูปที่ 1) จากนั้นติดรถเข็นสองตัวเข้ากับสปริงเดียวกัน นั่นคือ เพิ่มน้ำหนักตัวเป็นสองเท่าแล้วปล่อยสปริงไปพร้อมๆ กัน ทีพวกเขาจะไปไกล ส 2 น้อยกว่าสองเท่า ส 1 .
กฎข้อนี้ยังใช้ได้เฉพาะในกรอบอ้างอิงเฉื่อยเท่านั้น กฎข้อแรกจากมุมมองทางคณิตศาสตร์คือ กรณีพิเศษกฎข้อที่สอง เพราะถ้าแรงลัพธ์เป็นศูนย์ ความเร่งก็จะเป็นศูนย์ด้วย อย่างไรก็ตามกฎข้อที่หนึ่งของนิวตันถือเป็นกฎอิสระเพราะว่า เขาคือผู้ที่อ้างว่ามีอยู่ของระบบเฉื่อย
- กฎข้อที่สามของนิวตัน
นิวตันขยายผลของกฎนี้ไปยังกรณีที่วัตถุทั้งสองชนกันและกรณีที่วัตถุทั้งสองชนกัน การสาธิตกฎข้อนี้ที่ง่ายที่สุดคือวัตถุที่ตั้งอยู่บนระนาบแนวนอนซึ่งอยู่ภายใต้แรงโน้มถ่วง เอฟ ตและแรงปฏิกิริยาภาคพื้นดิน เอฟ โอนอนอยู่บนเส้นตรงเดียวกันมีค่าเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้ามความเท่าเทียมกันของแรงเหล่านี้ทำให้ร่างกายได้พักผ่อน (รูปที่ 2)
ข้อพิสูจน์เป็นไปตามกฎการเคลื่อนที่พื้นฐานของนิวตันสามข้อ หนึ่งในนั้นคือการบวกโมเมนตัมตามกฎรูปสี่เหลี่ยมด้านขนาน ความเร่งของร่างกายขึ้นอยู่กับปริมาณที่กำหนดลักษณะการทำงานของวัตถุอื่นในร่างกายที่กำหนด เช่นเดียวกับปริมาณที่กำหนดลักษณะของวัตถุนี้ การกระทำทางกลต่อร่างกายจากวัตถุอื่นที่เปลี่ยนความเร็วในการเคลื่อนที่ ร่างกายที่ได้รับเรียกว่ากำลัง. อาจมีลักษณะที่แตกต่างออกไป (แรงโน้มถ่วง แรงยืดหยุ่น ฯลฯ) การเปลี่ยนแปลงความเร็วของร่างกายไม่ได้ขึ้นอยู่กับลักษณะของแรง แต่ขึ้นอยู่กับขนาดด้วย เนื่องจากความเร็วและแรงเป็นเวกเตอร์ การกระทำของแรงหลายๆ แรงจึงรวมกันตามกฎรูปสี่เหลี่ยมด้านขนาน คุณสมบัติของร่างกายที่จะได้รับความเร่งจะขึ้นอยู่กับความเฉื่อยซึ่งวัดโดยมวล ในกลศาสตร์คลาสสิก ซึ่งเกี่ยวข้องกับความเร็วที่ต่ำกว่าความเร็วแสงอย่างมีนัยสำคัญ มวลถือเป็นคุณลักษณะหนึ่งของวัตถุ โดยไม่ขึ้นอยู่กับว่าวัตถุจะเคลื่อนที่หรือไม่ น้ำหนักตัวใน กลศาสตร์คลาสสิกไม่ได้ขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ของร่างกายกับร่างกายอื่น คุณสมบัติของมวลนี้ทำให้นิวตันใช้มวลเป็นหน่วยวัดของสสารและเชื่อว่าขนาดของมวลจะเป็นตัวกำหนดปริมาณของสสารในร่างกาย ด้วยเหตุนี้ มวลจึงถูกเข้าใจว่าเป็นปริมาณของสสาร
สามารถวัดปริมาณของสสารได้เป็นสัดส่วนกับน้ำหนักของร่างกาย น้ำหนักคือแรงที่ร่างกายทำหน้าที่ค้ำยันเพื่อป้องกันไม่ให้หล่นลงมาอย่างอิสระ ในเชิงตัวเลข น้ำหนักจะเท่ากับผลคูณของมวลกายและความเร่งของแรงโน้มถ่วง เนื่องจากการบีบตัวของโลกและการหมุนรอบตัวในแต่ละวัน น้ำหนักของร่างกายจึงเปลี่ยนแปลงไปตามละติจูด และอยู่ที่เส้นศูนย์สูตรน้อยกว่าที่ขั้วโลก 0.5% เนื่องจากมวลและน้ำหนักเป็นสัดส่วนกันอย่างเคร่งครัด การวัดมวลหรือปริมาณของสสารจึงเป็นไปได้ในทางปฏิบัติ ความเข้าใจว่าน้ำหนักเป็นแรงที่แปรผันในร่างกายกระตุ้นให้นิวตันสร้างและ ลักษณะภายในร่างกาย - ความเฉื่อยซึ่งเขาถือว่าเป็นความสามารถโดยธรรมชาติของร่างกายในการรักษาการเคลื่อนที่เชิงเส้นสม่ำเสมอตามสัดส่วนของมวล มวลซึ่งเป็นหน่วยวัดความเฉื่อยสามารถวัดได้โดยใช้สเกลเช่นเดียวกับนิวตัน
ในสภาวะไร้น้ำหนัก มวลสามารถวัดได้ด้วยความเฉื่อย การวัดแรงเฉื่อยเป็นวิธีทั่วไปในการวัดมวล แต่ความเฉื่อยและน้ำหนักเป็นแนวคิดทางกายภาพที่แตกต่างกัน สัดส่วนระหว่างกันนั้นสะดวกมากในทางปฏิบัติ - สำหรับการวัดมวลโดยใช้สเกล ดังนั้นการจัดตั้งแนวคิดเรื่องแรงและมวลตลอดจนวิธีการวัดทำให้นิวตันสามารถกำหนดกฎข้อที่สองของกลศาสตร์ได้
กฎข้อที่หนึ่งและสองของกลศาสตร์สัมพันธ์กับการเคลื่อนที่ของจุดวัสดุหรือวัตถุหนึ่งตามลำดับ ในกรณีนี้จะพิจารณาเฉพาะการกระทำของเนื้อหาอื่นในร่างกายที่กำหนดเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ทุกการกระทำคือการโต้ตอบ เนื่องจากในกลศาสตร์ การกระทำมีลักษณะเฉพาะด้วยแรง ดังนั้นหากวัตถุหนึ่งกระทำต่ออีกวัตถุหนึ่งด้วยแรงบางอย่าง จากนั้นวัตถุที่สองก็กระทำต่อวัตถุแรกด้วยแรงเดียวกัน ซึ่งได้รับการแก้ไขโดยกฎข้อที่สามของกลศาสตร์ ในสูตรของนิวตัน กฎข้อที่สามของกลศาสตร์ใช้ได้เฉพาะกับกรณีที่มีปฏิสัมพันธ์โดยตรงของแรงหรือเมื่อการกระทำของวัตถุหนึ่งถูกถ่ายโอนไปยังอีกวัตถุหนึ่งทันที ในกรณีการโอนฟ้องภายในระยะเวลาอันจำกัด กฎหมายนี้ใช้บังคับเมื่อสามารถละเลยกำหนดเวลาโอนคดีได้
ฯลฯ............
การแนะนำ
กฎของนิวตันเป็นตัวแทนของจุดสิ้นสุดของจุดเริ่มต้นหรือจุดเริ่มต้นของจุดสิ้นสุดของกลศาสตร์คลาสสิก ขึ้นอยู่กับว่าคุณมองอย่างไร ไม่ว่าจะด้วยวิธีใด นี่คือจุดเปลี่ยนในประวัติศาสตร์ วิทยาศาสตร์กายภาพ– รวบรวมสุดยอดของสะสมทั้งหมด ช่วงเวลาทางประวัติศาสตร์ความรู้เกี่ยวกับการเคลื่อนไหวของร่างกายภายใน ทฤษฎีฟิสิกส์ซึ่งปัจจุบันเรียกกันทั่วไปว่า กลศาสตร์คลาสสิก- เราสามารถพูดได้ว่าประวัติศาสตร์เริ่มต้นจากกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน ฟิสิกส์สมัยใหม่และโดยทั่วไป วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ.
กฎข้อแรกของนิวตัน
เนื่องจากความล้มเหลวในอดีตที่ร้ายแรงเช่นนี้ กฎข้อแรกของนิวตันจึงถูกสร้างขึ้นโดยไม่มีเงื่อนไข ในลักษณะปฏิวัติ- เขาอ้างว่าหากอนุภาคหรือวัตถุใดๆ ไม่ถูกรบกวน มันจะเคลื่อนที่ต่อไปเป็นเส้นตรงด้วยความเร็วคงที่ด้วยตัวมันเอง ถ้าวัตถุเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงสม่ำเสมอ ร่างกายก็จะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงต่อไปด้วยความเร็วคงที่ หากร่างกายอยู่นิ่ง ร่างกายก็จะยังคงอยู่นิ่งจนกว่าแรงภายนอกจะเข้ามากระทบร่างกาย หากต้องการเคลื่อนย้ายร่างกายออกจากที่เดิม ต้องใช้แรงภายนอกกดทับร่างกาย ขึ้นเครื่องบินกันเถอะ มันจะไม่มีวันเคลื่อนที่จนกว่าเครื่องยนต์จะสตาร์ท ดูเหมือนว่าการสังเกตนั้นชัดเจนในตัวเอง แต่ทันทีที่เราหันเหความสนใจจากการเคลื่อนไหวเป็นเส้นตรง มันก็จะไม่เป็นเช่นนั้น เมื่อวัตถุเคลื่อนที่อย่างเฉื่อยไปตามวิถีไซคลิกแบบปิด การวิเคราะห์จากตำแหน่งของกฎข้อที่หนึ่งของนิวตันจะทำให้บุคคลหนึ่งสามารถระบุคุณลักษณะของมันได้อย่างแม่นยำเท่านั้น
ลองนึกภาพบางอย่างเช่นค้อนกรีฑา - ลูกกระสุนปืนใหญ่ที่ปลายเชือกที่คุณหมุนรอบหัว ในกรณีนี้ นิวเคลียสไม่ได้เคลื่อนที่เป็นเส้นตรง แต่เคลื่อนที่เป็นวงกลม ซึ่งหมายความว่าตามกฎข้อที่หนึ่งของนิวตัน มีบางสิ่งรั้งมันไว้ “บางสิ่ง” นี้คือแรงสู่ศูนย์กลางที่คุณใช้กับนิวเคลียสและหมุนมัน ในความเป็นจริงคุณสามารถสัมผัสได้ด้วยตัวเอง - ด้ามจับของค้อนกรีฑากดบนฝ่ามือของคุณอย่างเห็นได้ชัด หากคุณเปิดมือแล้วปล่อยค้อน มันจะพุ่งออกไปเป็นเส้นตรงทันทีหากไม่มีแรงภายนอก มันจะแม่นยำกว่าถ้าบอกว่าค้อนจะมีพฤติกรรมเช่นนี้ เงื่อนไขในอุดมคติ(เช่น ใน นอกโลก) เพราะอยู่ภายใต้อิทธิพลของกำลัง แรงดึงดูดแรงโน้มถ่วงบนพื้นดิน มันจะบินเป็นเส้นตรงอย่างเคร่งครัดเฉพาะเมื่อคุณปล่อยมันไป และในอนาคตเส้นทางการบินจะเบี่ยงเบนไปในทิศทางของพื้นผิวโลกมากขึ้นเรื่อยๆ หากคุณพยายามปล่อยค้อนจริงๆ ปรากฎว่าค้อนที่ถูกปล่อยออกมาจากวงโคจรวงกลมจะเคลื่อนที่ไปเป็นเส้นตรงอย่างเคร่งครัด ซึ่งเป็นเส้นสัมผัสกัน (ตั้งฉากกับรัศมีของวงกลมที่มันถูกหมุน) โดยมีความเร็วเชิงเส้นเท่ากัน ด้วยความเร็วของการปฏิวัติใน "วงโคจร"
ตอนนี้ เรามาแทนที่แกนกลางของค้อนกรีฑาด้วยดาวเคราะห์ ค้อนที่มีดวงอาทิตย์ และเชือกที่มีแรงดึงดูดแรงโน้มถ่วง คุณจะมีแบบจำลองของนิวตันที่นี่ ระบบสุริยะ.
การวิเคราะห์สิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อวัตถุหนึ่งโคจรอีกวัตถุหนึ่งเป็นวงโคจรเป็นวงกลมเมื่อมองแวบแรกดูเหมือนจะเป็นสิ่งที่ชัดเจนในตัวเอง แต่เราไม่ควรลืมว่ามันได้รวมข้อสรุปทั้งหมดชุดของตัวแทนที่ดีที่สุดของความคิดทางวิทยาศาสตร์ของคนรุ่นก่อน (จำไว้นะกาลิเลโอ กาลิเลอี) ปัญหาก็คือ เมื่อเคลื่อนที่ในวงโคจรเป็นวงกลมที่อยู่นิ่ง ร่างกายท้องฟ้า (และอื่นๆ) จะดูเงียบสงบมากและดูเหมือนจะอยู่ในสภาวะสมดุลไดนามิกและจลน์ศาสตร์ที่เสถียร อย่างไรก็ตาม หากคุณดู จะบันทึกเฉพาะโมดูลเท่านั้น ( ค่าสัมบูรณ์) ความเร็วเชิงเส้นวัตถุดังกล่าวในขณะที่ทิศทางของมันเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง นี่หมายความว่า เทห์ฟากฟ้าเคลื่อนที่ด้วยความเร่งสม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม นิวตันเองก็เรียกความเร่งว่าเป็น "การเปลี่ยนแปลงในการเคลื่อนที่"
กฎข้อที่หนึ่งของนิวตันก็มีบทบาทอีกอย่างหนึ่งเช่นกัน บทบาทที่สำคัญจากมุมมองของทัศนคติที่เป็นธรรมชาติของเราต่อธรรมชาติ โลกวัสดุ- เขาบอกเราว่าการเปลี่ยนแปลงในลักษณะการเคลื่อนไหวของร่างกายบ่งชี้ว่ามีแรงภายนอกที่กระทำต่อมัน ในทางกลับกัน ถ้าเราสังเกตว่าตะไบเหล็กกระโดดขึ้นมาติดแม่เหล็ก หรือเอาผ้าออกจากเครื่องอบผ้าของเครื่องซักผ้า เราก็พบว่าสิ่งต่าง ๆ ติดกันและแห้งเข้าหากัน เราก็สามารถ รู้สึกสงบและมั่นใจ: ผลกระทบเหล่านี้เป็นผลมาจากการกระทำของแรงธรรมชาติ (ในตัวอย่างที่ให้ไว้คือแรงดึงดูดของแม่เหล็กและไฟฟ้าสถิต ตามลำดับ)
กฎข้อที่สองของนิวตัน
หากกฎข้อแรกของนิวตันช่วยให้เราทราบว่าวัตถุอยู่ภายใต้อิทธิพลของแรงภายนอกหรือไม่ กฎข้อที่สองจะอธิบายสิ่งที่เกิดขึ้น ร่างกายภายใต้อิทธิพลของพวกเขา ยังไง จำนวนมากขึ้นยิ่งแรงภายนอกที่กระทำต่อร่างกายมากเท่าไร กฎนี้ระบุไว้ ความเร่งที่ร่างกายได้รับก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ครั้งนี้. ในเวลาเดียวกัน ยิ่งวัตถุมีมวลมากขึ้นซึ่งใช้แรงภายนอกเท่ากัน ความเร่งก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น นั่นคือสอง โดยสังหรณ์ใจ ข้อเท็จจริงทั้งสองนี้ดูเหมือนจะชัดเจนในตัวเองและในนั้น รูปแบบทางคณิตศาสตร์พวกเขาเขียนดังนี้:
โดยที่ F คือแรง m คือมวล และคือความเร่ง นี่น่าจะมีประโยชน์และใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดค่ะ วัตถุประสงค์ที่ใช้ของทั้งหมด สมการทางกายภาพ- การรู้ขนาดและทิศทางของแรงทั้งหมดที่กระทำก็เพียงพอแล้ว ระบบเครื่องกลและมวล วัสดุร่างกายซึ่งประกอบด้วยและพฤติกรรมในช่วงเวลาหนึ่งสามารถคำนวณได้อย่างแม่นยำครบถ้วน
มันเป็นกฎข้อที่สองของนิวตันที่ทำให้กลไกคลาสสิกทั้งหมดมีเสน่ห์เป็นพิเศษ - มันเริ่มดูเหมือนราวกับว่าทั้งหมด โลกทางกายภาพมันได้รับการออกแบบมาให้เหมือนกับโครโนมิเตอร์ที่แม่นยำที่สุด และไม่มีสิ่งใดในนั้นรอดสายตาของผู้สังเกตการณ์ที่อยากรู้อยากเห็นได้ เรียกฉัน พิกัดเชิงพื้นที่และความเร็วของทุกคน จุดวัสดุในจักรวาล ดูเหมือนว่านิวตันกำลังบอกเรา แสดงทิศทางและความรุนแรงของแรงทั้งหมดที่กระทำในจักรวาล และฉันจะทำนายสถานะในอนาคตของมันให้คุณทราบ และมุมมองเกี่ยวกับธรรมชาติของสิ่งต่าง ๆ ในจักรวาลนี้มีอยู่จนกระทั่งการกำเนิดของ กลศาสตร์ควอนตัม .
กฎข้อที่สามของนิวตัน
สำหรับกฎข้อนี้เองที่นิวตันน่าจะได้รับเกียรติและความเคารพไม่เพียงแต่จากนักวิทยาศาสตร์ธรรมชาติเท่านั้น แต่ยังรวมถึงนักวิทยาศาสตร์ด้านมนุษยศาสตร์และประชาชนทั่วไปด้วย พวกเขาชอบที่จะอ้างอิงคำพูดของเขา (ทั้งในเชิงธุรกิจและโดยไม่เกี่ยวกับธุรกิจ) วาดแนวที่กว้างที่สุดกับสิ่งที่เราถูกบังคับให้สังเกตใน ชีวิตประจำวันและถูกดึงจนแทบไม่ต้องหูเพื่อยืนยันบทบัญญัติที่มีการถกเถียงกันมากที่สุดในระหว่างการอภิปรายในประเด็นต่างๆ ตั้งแต่ความสัมพันธ์ระหว่างบุคคลไปจนถึง ความสัมพันธ์ระหว่างประเทศและการเมืองโลก อย่างไรก็ตาม นิวตันได้นำกฎของเขามาใช้ ซึ่งต่อมาได้รับการตั้งชื่อว่ากฎที่สาม ซึ่งเป็นเรื่องเฉพาะเจาะจงอย่างยิ่ง ความหมายทางกายภาพและเขาแทบจะไม่ตั้งใจให้มันอยู่ในความสามารถอื่นใดนอกจากเป็นวิธีที่ถูกต้องในการอธิบายธรรมชาติของการโต้ตอบด้วยกำลัง กฎข้อนี้ระบุว่าหากวัตถุ A กระทำด้วยแรงบางอย่างต่อวัตถุ B แล้ววัตถุ B ก็กระทำต่อวัตถุ A ด้วยแรงที่มีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้าม กล่าวอีกนัยหนึ่ง เมื่อคุณยืนบนพื้น คุณจะออกแรงบนพื้นซึ่งเป็นสัดส่วนกับมวลของร่างกาย ตามกฎข้อที่สามของนิวตัน พื้นจะกระทำต่อคุณด้วยแรงที่เท่ากัน แต่ไม่ได้ชี้ลงด้านล่าง แต่ขึ้นด้านบนอย่างเคร่งครัด การทดสอบด้วยกฎข้อนี้ไม่ใช่เรื่องยาก: คุณจะรู้สึกว่ามีพื้นโลกกดทับฝ่าเท้าอยู่ตลอดเวลา
สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจและจำไว้ว่านิวตันกำลังพูดถึงแรงสองแรงที่มีลักษณะแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง และแรงแต่ละแรงก็กระทำต่อวัตถุ "ของมันเอง" เมื่อแอปเปิลตกลงมาจากต้นไม้ โลกจะกระทำต่อแอปเปิลด้วยแรงดึงดูดแรงโน้มถ่วงของมัน (ซึ่งส่งผลให้แอปเปิลพุ่งเข้าหาพื้นผิวโลกอย่างสม่ำเสมอ) แต่ในขณะเดียวกัน แอปเปิลก็เช่นกัน ดึงดูดโลกเข้ามาหาตัวเองด้วยแรงที่เท่ากัน และความจริงที่ว่าสำหรับเราแล้วดูเหมือนว่าเป็นแอปเปิ้ลที่ตกลงสู่พื้นโลกและไม่ใช่ในทางกลับกันนั้นเป็นผลมาจากกฎข้อที่สองของนิวตันอยู่แล้ว มวลของแอปเปิ้ลเมื่อเปรียบเทียบกับมวลของโลกนั้นต่ำอย่างไม่มีใครเทียบได้ ดังนั้นจึงเป็นความเร่งที่มองเห็นได้ด้วยตาของผู้สังเกต มวลของโลกเมื่อเทียบกับมวลของแอปเปิ้ลนั้นมีมหาศาล ดังนั้นความเร่งจึงแทบจะมองไม่เห็น (ถ้าลูกแอปเปิ้ลตก ศูนย์กลางของโลกจะเคลื่อนขึ้นไปในระยะทางที่น้อยกว่ารัศมีของนิวเคลียสของอะตอม)
บทสรุป
เมื่อนำมารวมกัน กฎสามข้อของนิวตันทำให้นักฟิสิกส์มีเครื่องมือที่จำเป็นในการเริ่มสังเกตปรากฏการณ์ทั้งหมดที่เกิดขึ้นในจักรวาลของเราอย่างครอบคลุม และแม้จะมีความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์อย่างมหาศาลที่เกิดขึ้นตั้งแต่สมัยนิวตันในการออกแบบรถยนต์ใหม่หรือส่ง ยานอวกาศสำหรับดาวพฤหัสบดี คุณจะใช้กฎของนิวตันสามข้อเดียวกัน