กฎข้อที่หนึ่งของนิวตันกับกฎข้อที่สองของการเคลื่อนที่
ในหนังสือแนวใหม่ของเขา Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (หลักการทางคณิตศาสตร์ของปรัชญาธรรมชาติ) เซอร์ไอแซก นิวตัน เสนอกฎการเคลื่อนที่สามข้อ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันเป็นหินมุมของกลศาสตร์คลาสสิก กฎหมายเหล่านี้ถูกนำไปใช้เกือบทุกที่ในด้านฟิสิกส์ กฎข้อที่หนึ่งของนิวตันอธิบายการเคลื่อนที่ของวัตถุด้วยวิธีเชิงคุณภาพ กฎข้อแรกยังกำหนดกรอบเฉื่อย กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองคือกฎเชิงปริมาณ และยังอธิบายแนวคิดของแรงด้วย จำเป็นต้องมีความเข้าใจที่ดีในกฎเหล่านี้ เพื่อที่จะมีความเข้าใจที่ถูกต้องในกลศาสตร์ดั้งเดิมและแม้แต่สัมพัทธภาพในบทความนี้ เราจะพูดถึงกฎการเคลื่อนที่ข้อที่หนึ่งของนิวตันและกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 2 ของนิวตัน คำจำกัดความ การตีความทางกายภาพของกฎทั้งสองนี้ ความคล้ายคลึงกันระหว่างกฎข้อที่หนึ่งกับกฎข้อที่สอง และความแตกต่างระหว่างกฎข้อที่หนึ่งของนิวตัน กฎและกฎข้อที่สองของการเคลื่อนที่
กฎการเคลื่อนที่ข้อที่หนึ่งของนิวตัน
รูปแบบที่ง่ายที่สุดของกฎข้อที่หนึ่งของนิวตันคือความเร็วของวัตถุยังคงไม่เปลี่ยนแปลง เว้นแต่ร่างกายจะถูกกระทำโดยแรงภายนอก หากหนังสือแปลเป็นภาษาอังกฤษ ให้ประโยคที่ว่า “ทุก ๆ กายคงอยู่ในสภาวะนิ่งหรือเคลื่อนที่ตรงไปข้างหน้าอย่างสม่ำเสมอ เว้นแต่จะต้องเปลี่ยนสภาพด้วยแรงที่กดทับ” เป็นกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 1. กฎข้อนี้บอกเป็นนัยว่าในการเปลี่ยนสถานะบางอย่างของวัตถุต้องใช้แรงภายนอก กล่าวอีกนัยหนึ่ง วัตถุไม่ต้องการเปลี่ยนสถานะปัจจุบัน สิ่งนี้เรียกว่าความเฉื่อยของวัตถุ ความเฉื่อยสามารถระบุได้ว่าเป็นแนวโน้มของวัตถุที่จะอยู่ในสถานะปัจจุบันกรอบใดๆ (ระบบพิกัด) ที่เป็นไปตามกฎข้อแรกของนิวตันเรียกว่ากรอบเฉื่อย ในแง่นี้ กฎข้อที่หนึ่งของการเคลื่อนที่สามารถใช้เป็นคำจำกัดความของเฟรมเฉื่อยได้
กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตัน
รูปแบบที่ง่ายที่สุดของกฎข้อที่สองคือ “ความเร่งของวัตถุขนานกันและเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงสุทธิ F และเป็นสัดส่วนผกผันกับมวล m” กล่าวอีกนัยหนึ่ง F=k m a ระบบหน่วย SI ถูกกำหนดเพื่อให้ k เท่ากับ 1 ดังนั้นสมการจึงกลายเป็น F=ma ในระบบ SI กฎข้อที่สองสามารถใช้เป็นคำจำกัดความของแรงได้ แรงยังสามารถแสดงโดยใช้โมเมนตัม อัตราการเปลี่ยนแปลงของโมเมนตัมเท่ากับแรงสุทธิที่ใช้กับวัตถุ เนื่องจากแรงกระตุ้นที่กระทำต่อวัตถุนั้นเหมือนกับการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมอย่างกะทันหัน แรงจึงสามารถกำหนดได้โดยใช้แรงกระตุ้น
กฎการเคลื่อนที่ข้อที่หนึ่งและที่สองของนิวตันแตกต่างกันอย่างไร
• กฎข้อที่หนึ่งเป็นกฎเชิงคุณภาพในขณะที่กฎข้อที่สองเป็นกฎเชิงปริมาณ
• กฎข้อแรกคือนิยามของกรอบเฉื่อย ในขณะที่กฎข้อที่สองคือนิยามของแรง
• เมื่อแรงสุทธิบนวัตถุเป็นศูนย์ กฎข้อที่ 2 จะลดลงเป็นกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 1