القانون الثاني لنيوتن

إن علوم الفيزياء كثيرة ومتنوعة، وتدرس العديد من الظواهر المختلفة في الطبيعة، سواء كانت على المستوى الذري الصغير جدا أو على المستوى المرئي الكبير، ومن أشهر العلوم التي تدرس حركة الأجسام والقوى المؤثرة عليها، وتصف الحركة التي يتحركها الجسم هو علم الديناميكا أو ما يعرف بعلم التحريك، حيث يعتمد علم الديناميكا على القوانين الأربعة والتجارب التي وضعها نيوتن، والتي تعرف باسم قوانين نيوتن للحركة، ومن خلال هذا المقال سوف نتعرف على القانون الثاني لنيوتن، وعلى ماذا يعتمد.

وجد العالم نيوتن بعد القيام بالعديد من التجارب بأن الجسم الساكن يبقى ساكنا في المكان نفسه والموضع الموجود فيه، وأن الجسم المتحرك بسرعة ثابتة يبقى متحرك بالسرعة والاتجاه نفسه، وهذا معروف في الكتب العلمية بقانون نيوتن الأول، لكن تساؤل العالم نيوتن لماذا بعد ركل الأجسام أو دفعها تتحرك لمسافة معينة ثم تقف؟ وهل هذا الشي يتعارض مع قانون نيوتن الأول؟ ليثبت أن قانون نيوتن الأول صحيح فرض العالم نيوتن بأن هنالك عربة ساكنة على سطح أفقي عديم الاحتكاك.

فوجد العالم بأن هنالك قوتين تؤثران عليه، وهي وزنه للأسفل؛ (قوة جذب الأرض للأجسام)، وقوة التلامس العمودية، حيث وجد بأن تلك القوتين متساويتان في المقدار ومختلفتان بالاتجاه، فهذا يجعل محصلة القوى عليه تساوي صفرا، وهذا يعني بأن الجسم يبقى ساكنا مكانه، لكن لكي يجد قانونا يوضح سبب تغير حالة الجسم من السكون إلى الحركة أو من الحركة بسرعة ثابتة إلى الزيادة أو النقصان بالسرعة قام بسحب العربة بقوة صغيرة، وهذا أدى إلى تحرك الجسم بسرعة معينة، وذلك لأنه لا يوجد قوة معاكسة لها بالاتجاه تلغي تأثيرها، ولمعرفة سبب توقف العربة قام بنقل العربة إلى سطح خشن بحيث دفعه بقوة بسيطة، فوجد أن هناك قوة احتكاك تعاكس في الاتجاه القوة المؤثرة، مما أدى إلى توقف الجسم بعد مرور مسافة معينة.

من خلال هذه التجارب التي قام بها على العديد من الأجسام، وجد أن هنالك علاقة بين القوى المؤثرة على الجسم ومقدار التغير في سرعته (التغير في السرعة تعني التسارع)، حيث أطلق على هذه العلاقة بقانون نيوتن الثاني، والذي من خلاله يصف حركة الأجسام تحت تأثير ونتائج قوى خارجية عليه، فقد وجد أن مقدار التغير في سرعة الجسم (التسارع) تتناسب طرديا مع مقدار محصلة القوى التي تؤثر عليه.

أي أن محصلة القوى التي تؤثر على الجسم تساوي كتلة الجسم في تسارعه: (ق = ك x ت)، ويكون اتجاه هذا التسارع باتجاه محصلة القوى، أي أن عندما نؤثر على جسم بقوة باتجاه الغرب فإن التغير في حركة الجسم سوف تكون باتجاه الغرب، وسميت الوحدة التي تقاس بها القوى بوحدة نيوتن، وذلك تكريما لهذا العالم الذي قام بتوضيح العديد من الظواهر المتعلقة بالقوى.