قانون

قانون نيوتن الأوّل

Newton's first law states that an object at rest stays at rest and an object in motion stays in motion unless acted upon by an external force.
3 مقالات ذات صلة · 2 صيغ

الوصف

كان الفيلسوف الإغريقي أرسطو يعتقد أنّ الحركة تقتضي قوّة دائمة. ولم يُظهر إلّا في القرن السابع عشر، عبر تجاربه الفكرية مع السطوح المائلة، غاليليو غاليلي أنّ الجسم يحافظ على سرعته من تلقاء نفسه، بلا أيّ جهد، إن غاب الاحتكاك. ثمّ عمّم إسحاق نيوتن هذه الفكرة بصفتها القانون الأوّل للميكانيك في كتابه «المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية» (1687). وينصّ القانون على أنّ هناك جُملاً مرجعية (عطالية، أي تتحرّك دون تسارع) يحافظ فيها الجسم الحرّ على سكونه أو حركته المستقيمة المنتظمة، ما لم تضطرّه القوى إلى تغيير هذه الحالة.

التاريخ

تبلورت فكرة القصور الذاتي تدريجيًّا: فقد افترض نيكولاس كوبرنيكوس أنّ الأرض تتحرّك دون جهد يُذكر؛ وأثبت غاليليو غاليلي في «الحوار» (1632) أنّ الكرة التي تتدحرج على سطح أفقيّ أملس تمامًا ستظلّ تتدحرج إلى الأبد. وكان رينيه ديكارت أوّل من صاغ مبدأ حفظ كمّية الحركة على خطّ مستقيم عام 1644. ثمّ قدّم إسحاق نيوتن القانون في صورته النهائية عام 1687 بصفته مسلَّمة الميكانيك التي ترتكز عليها الديناميك الكلاسيكي كلّه.

كيف يعمل

يُطبَّق القانون في جميع الجُمل المرجعية العطالية – بشرط أن يكون محصّلة القوى صفرًا. وعند وجود قوى، يتجلّى القصور الذاتي كمقاومة لتغيير السرعة، ويُستفاد من ذلك في تصميم وسائط النقل (أحزمة الأمان، الوسائد الهوائية)، وفي الملاحة الفضائية (حساب مسارات الطيران الحرّ)، وفي التقنية (النبّاذات، الجيروسكوبات). حدّ التطبيق هو التقريب الكلاسيكي: فعند سرعات قريبة من سرعة الضوء، يزول القصور الذاتي الخطّي وتدخل النسبية الخاصة.

في التطبيق

في السيّارات، تنقذ مساند الرأس المقاعدَ الرقبةَ عند الاصطدام من الخلف: إذ يرتدّ الرأس إلى الوراء بالقصور الذاتي، فيمنعه المسند من حركة حادّة.

حقيقة طريفة

في الفضاء بين النجميّ، لا تكاد تلقى المسابير مثل «فوياجر» أيّ مقاومة، وهي تطبّق القانون الأوّل حرفيًّا: فبعد إطلاقها مرّة واحدة، يمكنها أن تسافر مليارات السنين بسرعة شبه ثابتة.

Concept graph →

صيغ

$$\mathbf{F} = m \mathbf{a}$$
Force equals mass times acceleration.
ما في الصيغة
FمتغيرNet force vector — قوة newton
mمتغيرInertial mass — كتلة kilogram
aمتغيرAcceleration vector — acceleration metre per second squared
{f}=m{a} · 2607.19912
$$dU = \delta Q - \delta W$$
Change in internal energy equals heat added minus work done.
ما في الصيغة
dUمتغيرInfinitesimal change in internal energy — الطاقة الداخلية joule
δQمتغيرInfinitesimal heat added to the system — حرارة joule
δWمتغيرInfinitesimal work done by the system — الشغل joule
dمؤثرExact differential of a state function — exact differential
δمؤثرInexact differential for path-dependent quantities — inexact differential
de=tds-pdv · 2607.03749

مقالات ذات صلة · 3

لماذا تتحرك الكواكب في مدارات إهليلجية؟ دليل جديد
الحجر المقذوف يطير في قوس، بينما الكوكب حول الشمس يتحرك في منحنى مغلق. لماذا الإهليلج تحديدًا، وليس دائرة أو حلزونيًا؟ الجواب يقدمه قانون كبلر الأول، لكن برهانه عادة يتطلب حسابات معقدة. هذا العمل يقدم طريقًا أقصر — عبر نسبة سرعات بسيطة.
كيف نحذف الزائد من الفيزياء
أهدانا نيوتن عالمًا تتحرك فيه الأجسام في الفراغ، وتدق فيه الساعات بنفس الإيقاع للجميع. ظلت هذه الصورة تعمل بلا عيب لثلاثة قرون. لكنها تحوي الكثير من الدعامات الخفية: الموضع المطلق، والاتجاه «أعلى-أسفل»، وإيقاع زمني موحد للكون كله. لم نقس هذه الأشياء بشكل مباشر أبدًا — فقط عبر العلاقات بين الأشياء. مؤلفو العمل الجديد يتخلون خطوة بخطوة عن الزائد.
التشابك المثالي لا يهاب التسارع اللانهائي
التشابك الكمومي هو رابطة خاصة بين الجسيمات: فهي تؤثر في بعضها بعضاً بشكل فوري، حتى لو كانت تفصل بينها سنوات ضوئية. لطالما ساد الاعتقاد بأن التسارع القوي يدمر هذه الرابطة.