De beginselen van Newton

De drie beginselen van Newton behoren tot de belangrijkste verwezelijkingen in de wetenschap en vormen tegelijkertijd de grondslagen voor de mechanica en dan meer in het bijzonder de dynamica. De beginselen van Newton geven antwoorden op vragen zoals: Welk mechanisme veroorzaakt er de beweging? en Waarom hebben sommige voorwerpen een grotere versnelling dan andere?

Eerste beginsel:

Het eerste beginsel van Newton wordt ook wel het traagheidsbeginsel genoemd. De wet zegt: een lichaam met een massa m houdt uit zichzelf haar bewegingstoestand aan. Deze bewegingstoestand is ofwel rust ofwel een eenparig rechtlijnige beweging. Kortom, een lichaam dat in rust is blijft in rust en een bewegend lichaam zal een rechte baan met een constante snelheid beschrijven. Wil men de bewegingstoestand van het voorwerp veranderen dan is hiervoor een uitwendige kracht nodig. Nemen we als voorbeeld een knikker die we over een tapijt laten rollen. Na een paar seconden (afhankelijk van de beginsnelheid) zal deze tot stilstand komen. De bewegingstoestand zal dus veranderen onder invloed van een uitwendige kracht, in dit geval de wrijvingskracht.

Tweede beginsel:

Het tweede beginsel volgt rechtstreeks uit het eerste. Uit de eerste wet konden we besluiten dat er een uitwendige oorzaak, een kracht, nodig was om de bewegingstoestand van een lichaam te veranderen. Doordat er een kracht inwerkt zal het voorwerp (bijvoorbeeld de knikker uit het eerdere voorbeeld) met een bepaalde massa een versnelling krijgen. Algemeen kunnen we het verband tussen kracht en de bewegingsgrootheden als volgt beschrijven: F ⃗=dP ⃗/dt = d/dt.(m.V ⃗) waaruit volgt (dm/dt).V ⃗ + m.(dV ⃗/dt). Vaak is de massa in deze formule constant en dan wordt de formule: F ⃗=m.a ⃗.

Derde beginsel:

Een andere en veel duidelijkere naam voor het derde beginsel van Newton is het actie- reactiebeginsel. Het komt erop neer dat als een eerste lichaam op een tweede lichaam een kracht uitoefent zal op hetzelfde moment het tweede lichaam op het eerste lichaam een even grote kracht F ⃗ met tegengestelde zin uitoefenen. De krachten komen in dit beginsel dus steeds in paren voor. Bijvoorbeeld: Wanneer iemand met zijn hand tegen een muur drukt (dit is de actiekracht), valt deze niet meteen om, maar duwt de muur even hard tegen je hand terug (dit is de reactiekracht). Een belangrijke opmerking bij deze uiteenzetting is het feit dat de actiekracht en de reactiekracht elkaar niet kunnen opheffen, omdat deze krachten beiden op een ander voorwerp inwerken (actiekracht op de muur, de reactiekracht op de hand).

Originele beginselen van Newton (in het Latijn) zoals hij ze in zijn Principia neerschreef:

AXIOMA SIVE LEGES MOTUS

Lex. I. (eerste beginsel)
Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi quatenus a viribus impressis cogitur statum illum mutare.

Lex. II. (tweede beginsel)

Mutationem motis proportionalem esse vi motrici impressae, et fieri secundum lineam rectam qua vis illa imprimitur.

Lex. III. (derde beginsel)

Actioni contrariam semper et æqualem esse reactionem: sive corporum duorum actiones in se mutuo semper esse æquales et in partes contrarias dirigi.