Newtoni hauamonument Abbey katedraalis Londonis.

3.7. NEWTONI SEADUSED

Inertsiseadus (Newtoni I seadus) ja inerts

Füüsika uurib kehade liikumist ja vastastikmõju. Teame juba, et erinevaid liikumisolekuid võib olla palju. Seejuures võib keha liikumisolek muutuda. Liikumisolek saab muutuda vastastikmõju toimel. Kehade vastastikmõju tagajärjeks ongi liikumisoleku muutumine. See fakt on saanud teatavaks tänu vaatlustele ja katsetele. Liikumise muutumine võib olla nii liikumiskiiruse ja suuna kui ka keha kuju muutumine.

Kui liikumise muutumise põhjuseks on kehade vaheline vastastikmõju, siis on arusaadav, et vastastikmõju puudumisel ei saa kehade liikumine muutuda. Ei saa muutuda liikumiskiirus ega liikumissuund. Järelikult liigub vastastikmõju puudumisel keha ühtlaselt ja sirgjooneliselt. Keha võib aga ka püsivalt paigal seista. On ju  paigalseis teatud liiki liikumisolek. Paigalseis on liikumine kiirusega, mille väärtus on null.

Samas sellist olukorda, kus kehale teised kehad ei mõju, on pea võimatu leida. Sellega on samaväärne aga olukord, kus vastastikmõjud on kompenseerunud ehk vastastikmõjud tasakaalustavad üksteist. Näiteks õngekork seisab tasakaaluasendis siis, kui allapoole mõjuv raskusjõud on tasakaalus vee poolt tekitatud ülespoole mõjuva üleslükkejõuga ja langevarjur laskub muutumatu kiirusega, kui Maa külgetõmmet tasakaalustab õhu takistusjõud.

Selliste järeldusteni jõudis Inglise loodusteadlane Isaac Newton looduses toimuvat vaadeldes juba 17. sajandil. Ta sõnastas selle liikumisseaduse järgmiselt: kui kehale teised kehad ei mõju või kui mõjud on tasakaalus, siis on keha kas paigal või liigub ühtlaselt ja sirgjooneliselt. Seda seadust nimetatakse  Newtoni esimeseks seaduseks.

Oleme kõik kogenud, et ühegi keha liikumist ei saa silmapilkselt ega vaevata muuta. See, et kehad püüavad oma liikumisolekut muutumatuna hoida, on nende üldine omadus. Nähtust, kus kehad püüavad oma liikumisolekut säilitada, nimetatakse inertsiks. Newtoni esimene seadus just inertsi väljendabki. Kui teiste kehade mõju ei sunni, siis liikumine iseenesest ei muutu. Seepärast nimetatakse Newtoni esimest seadust ka inertsiseaduseks.

Kiirendus ja mehaanika põhiseadus (Newtoni II seadus)

Vastastikmõju puudumisel keha liikumine ei muutu. Kui aga kehale mõjuvad jõud  pole tasakaalus( jõud on vastastikmõju tugevuse mõõt), hakkab liikumisolek muutuma. Seejuures ei toimu muutus muidugi silmapilkselt. Iga muutus võtab inertsi tõttu aega. Liikumise muutumist saab iseloomustada muutumise kiirusega. Me saame seda iseloomustada suurusega, mis näitab, kui palju muutub liikumiskiirus ühes ajaühikus ehk sekundiga. Seda liikumisoleku muutumise kiirust iseloomustavat suurust nimetatakse kiirenduseks. Kiirenduseks nimetatakse kiiruse muutumise kiirust, mis näitab, kui palju muutub kiirus ajaühikus. Kiirendust saab arvutada jagades kiiruse muudu (lõpp- ja algkiiruse vahe) muutumise ajaga. Kiirenduse tähiseks valemites on a ja mõõtühikuks 1 m/s2 (meeter sekundi ruudu kohta).

Kui nüüd katseliselt uurida, kuidas erineva tugevusega jõud keha liikumist muudavad, võib tähele panna, et suurem jõud jaksab liikumist kiiremini muuta. Suurem jõud annab kehale suurema kiirenduse.

Samas on kehad erinevad. Mõne keha liikumist on teistega võrraldes raskem muuta. Sel juhul öeldakse, et see on suurema inertsusega. Inertsus on suurus, mis iseloomustab keha võimet oma liikumisolekut säilitada. Inertsuse mõõduks on keha mass. Suurema massiga kehade inertsus on suurem ja sama suur jõud suudab sellele anda väiksema kiirenduse.

Katsetele ja ülaltoodud arutlusele tuginedes jõudis Newton järelduseni, et kui kehale mõjub jõud, siis saab ta kiirenduse, mis on võrdeline selle jõuga ning pöördvõrdeline keha massiga:
                               
Tegemist on mehaanika põhiseadusega, mis kannab ka Newtoni teise seaduse nimetust.

Mõju ja vastumõju seadus (Newtoni III seadus)

Newtoni kolmanda seadusega tutvusime juba eelmises alapeatükis. Selle seaduse all tuntakse mõju ja vastumõju seadust, mille järgi mõjutavad kaks keha teineteist vastastikku alati võrdsete vastassuunaliste jõududega.
                               

< Tagasi     Sisukord      Edasi >