תוֹכֶן
משחק הוקי, נהיגה במכונית ואפילו סתם לטייל הם כל הדוגמאות היומיומיות לחוקי התנועה של ניוטון. שלושת החוקים העיקריים, ששולבו בשנת 1687 על ידי המתמטיקאי האנגלי אייזק ניוטון, מתארים כוחות ותנועה לחפצים בכדור הארץ וברחבי היקום.
פיתוח פיזיקה קלאסית
פילוסופים חקרו את תנועת החפצים מאז ימי קדם. לאחר התבוננות בתנועת השמש, הכוכבים והפלנטות, הפילוסוף היווני אריסטו ומאוחר יותר תלמי האמין שכדור הארץ הוא במרכז היקום. באירופה של המאה ה -16, המתמטיקאי הפולני ניקולא קופרניקוס קרא תיגר על תיאוריה זו, תוך שהיא ממקמת את השמש במרכז מערכת השמש כאשר כוכבי לכת סובבים אותה. במאה שלאחר מכן תיאר הפיזיקאי הגרמני יוהנס קפלר את מסלולי הכוכבים הסגלגלים, והמתמטיקאי והאסטרונום האיטלקי גלילאו גליליי ערכו ניסויים לחקר תנועותיהם של הטילים. אייזק ניוטון סינתזה עבודה זו לניתוח מתמטי והציג את מושג הכוח ושלושת חוקי התנועה שלו.
חוק ראשון: אינרציה
החוק הראשון של ניוטון, המכונה גם חוק האינרציה, קובע כי חפץ נשאר במנוחה או ממשיך בתנועה אחידה אלא אם כן הוא נאלץ לשנות על ידי פעולה של כוח חיצוני. הנטייה של האובייקט להישאר במנוחה או לשמור על מהירות קבועה נקראת אינרציה והתנגדותו לסטייה מאינרציה משתנה במסתו. דרוש מאמץ פיזי - כוח - כדי להתגבר על האינרציה כדי שאדם יקום מהמיטה בבוקר. אופניים או מכונית ימשיכו לנוע אלא אם כן הרוכב או הנהג מפעילים כוח חיכוך דרך הבלמים כדי לעצור זאת. נהג או נוסע במכונית נעה שאינם עונדים חגורת בטיחות יושלכים קדימה כאשר המכונית נעצרת לפתע מכיוון שהוא נשאר בתנועה. חגורת בטיחות מהודקת מספקת כוח ריסון לתנועת הנוסע או הנהג.
חוק שני: כוח ותאוצה
החוק השני של ניוטון מגדיר את הקשר בין השינוי במהירות של אובייקט נע - האצתו - לבין הכוח הפועל עליו. כוח זה שווה למסת האובייקט כפול התאוצה שלו. דרוש כוח נוסף קטן יותר כדי להניע יאכטה קטנה בים מאשר להניע סופר-על מכיוון שלזו האחרונה יש מסה גדולה יותר מהראשונה.
חוק שלישי: פעולה ותגובה
החוק השלישי של ניוטון קובע כי אין כוחות מבודדים. עבור כל כוח שקיים, פועל נגדו כוח שווה ועוצמה הפוכה: פעולה ותגובה. לדוגמא, כדור שנזרק על האדמה מפעיל כוח כלפי מטה; בתגובה, הקרקע מפעילה כוח כלפי מעלה על הכדור והוא מקפיץ. אדם אינו מסוגל ללכת על האדמה ללא כוח החיכוך של הקרקע. כאשר הוא לוקח צעד אחד קדימה, הוא מפעיל כוח לאחור על הקרקע. האדמה מגיבה על ידי הפעלת כוח חיכוך בכיוון ההפוך, המאפשר להליכה להתקדם כאשר הוא עושה צעד נוסף עם רגלו השנייה.