Newton’un hareket kanunları, klasik mekaniğin temellerini oluşturan ve fizikî dünyadaki cisimlerin hareketini açıklamak için kullanılan temel prensiplerdir. İngiliz fizikçi ve matematikçi Sir Isaac Newton tarafından formüle edilen bu yasalar, fizikî olayların anlaşılmasında ve fenomenlerin matematiksel olarak açıklanmasında büyük bir rol oynamıştır.
E = mc² ve F = ma tüm fizikte en ünlü denklemlerden biridir.
Ancak, birçok insan bu epeyce kolay cebirsel söz karşısında şaşkın durumdadır. Aslında, büyük bilim adamı Isaac Newton’un ikinci hareket yasasının matematiksel bir temsilidir. ‘İkincisi’ sözü, öteki kanunların da var olduğunu ve neyse ki öğrenciler ve her yerdeki bilgi avcıları için sadece iki ek hareket yasası olduğunu ima eder.
İşte onlar bunlardır:
Her obje, üzerine uygulanan kuvvetler tarafından bu durumu değiştirmeye zorlanmadığı sürece, düz bir çizgide, dinlenme durumunda yahut tekdüze hareketinde ısrar eder.
Kuvvet, vakitteki momentumdaki değişime eşittir. Sabit bir kütle için kuvvet, kütle çarpı ivmeye eşittir.
Her tesir için eşit ve zıt bir reaksiyon vardır.
Bu üç yasa, klasik mekaniğin temelini oluşturur ve cisimlerin, onlara tesir eden kuvvetlerle ilgili hareketini açıklar.
Hareket halindeki cisimler, büyük objelerde olduğu üzere yörüngedeki gezegenler yahut aylar üzere büyük objeler olabileceği üzere, Dünya yüzeyindeki sıradan objelerde olduğu üzere hareket eden araçlar yahut hızlanan mermiler üzere de olabilir. Hatta dinlenen cisimler bile bu maddelere tabidir.
Newton’un birinci yasasını günlük tabirlerle yine söz edelim:
Duran bir obje, üzerine rastgele bir itme yahut çekme kuvveti uygulanmadığı sürece hareketsiz kalacaktır. Hareket halindeki bir obje ise itilip çekilmediği sürece düz bir çizgide sabit süratle hareket etmeye devam edecektir.
“Sonsuza kadar” kısmı bazen sıkıntı anlaşılır olabilir.
Ancak bir senaryoyu hayal edin: Üç tane ayarlanmış rampanız olduğunu düşünün. Ayrıyeten bu rampaların sonsuz uzunlukta ve büsbütün düzgün olduğunu hayal edin. Birinci rampa hafif bir eğime sahiptir ve bu rampadan aşağıya gerçek bir misket bırakırsınız. Misket, rampadan aşağı hakikat hareket ederken hızlanır.
Şimdi, ikinci rampada misketi yavaşça iterek üst yanlışsız hareket ettirirsiniz.
Yukarı çıktıkça misket yavaşlar. Son olarak, misketi büsbütün yatay bir rampaya, yani birinci iki rampa ortasındaki orta noktaya iteriz. Bu durumda, misket ne yavaşlar ne de hızlanır. Aslında, yuvarlanmaya devam etmelidir. Sonsuza kadar.
Fizikçiler, bir objenin hareketindeki değişikliklere direnme eğilimini atalet olarak isimlendirir.
Atalet sözünün kökeni, hareket yeteneğinden mahrum olmayı tabir eden ‘inert’ sözüyle tıpkı köktedir. Bu yüzden bilim insanlarının bu terimi nasıl bulduklarını görebilirsiniz. Daha da şaşırtan olan, bu kavramı keşfetmiş olmalarıdır. Atalet, uzunluk yahut hacim üzere çabucak görülebilen fizikî bir özellik değildir.
Bununla birlikte, bir objenin kütlesiyle bağlıdır. Nasıl olduğunu anlamak için aşağıdaki sumo güreşçisi ve çocuğu düşünün.
Diyelim ki soldaki güreşçinin kütlesi 136 kilogram, sağdaki çocuğun kütlesi ise 30 kilogram. Sumo güreşinin maksadının rakibi pozisyonundan uzaklaştırmak olduğunu unutmayın. Örneğimizde hangi kişiyi taşımak daha kolay olurdu? Sağduyu, çocuğun hareket etmesinin daha kolay olacağını yahut eylemsizliğe daha az direnç göstereceğini söyler.
Hareket halindeki bir araçta her vakit atalet deneyimlersiniz.
Aslında, bilhassa araçlarda, atalet tesirlerine karşı koymak için emniyet kemerleri kullanılır. Bir an için, bir test pistindeki aracın saatte 80 km/s süratle hareket ettiğini hayal edelim. Artık, aracın içinde ön koltuğa oturmuş bir çarpışma testi modeli olduğunu düşünelim. Otomobil bir duvara çarptığında, model ön panele hakikat fırlar.
Neden? Zira Newton’un birinci maddesine nazaran, hareket halindeki bir cisim, üzerine dış bir kuvvet tesiri olmadıkça hareket etmeye devam eder.
Araba duvara çarptığında, model düz bir çizgide ve sabit bir süratte hareket etmeye devam eder, ta ki gösterge paneli tarafından uygulanan bir kuvvet tesiriyle durana kadar. Emniyet kemerleri, modelleri ve yolcuları kendi ataletlerinden korumak için onları aşağıda fiyat.
İlginç bir biçimde, eylemsizlik yasasını keşfeden birinci bilim insanı Newton değildi.
Bu onur Galileo Galilei’ye ve René Descartes’a aittir. Aslında, daha evvel bahsedilen misket ve rampa fikir deneyi Galileo’ya atfedilir. Newton, olaylara ve kendisinden evvel gelen insanlara büyük ölçüde borçludur
Newton’un eylemsizlik (atalet) yasasının örneği:
