Mekaniikan peruslait
Wikipedia
Mekaniikan peruslait eli Newtonin lait muotoili fyysikko Isaac Newton. Ne julkaistiin ensimmäisen kerran vuonna 1687 teoksessa Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. Mekaniikan peruslait käsittelevät kappaleiden liiketilan muutoksia, kun niihin vaikuttaa voimia.
Sisällysluettelo |
[muokkaa] Mekaniikan I peruslaki
(eli Newtonin I laki tai jatkavuuden laki)
Kappale jatkaa suoraviivaista liikettä vakionopeudella tai pysyy levossa, jos siihen ei vaikuta ulkoisia voimia tai jos ulkoisten voimien summa on nolla.
[muokkaa] Mekaniikan II peruslaki
eli dynamiikan peruslaki (myös Newtonin II laki)
- Kappaleeseen vaikuttava kokonaisvoima antaa kappaleelle kiihtyvyyden a. Mitä suurempi on kappaleeseen kohdistuva voima, sitä suuremman kiihtyvyyden se kappaleelle aiheuttaa. Kappaleeseen vaikuttava kokonaisvoima F antaa m-massaiselle kappaleelle kiihtyvyyden a siten, että
- Voima ja kiihtyvyys ovat vektorisuureita. Niillä on siis sekä suuruus että suunta.
Esimerkkejä: kun kahteen erimassaiseen kappaleeseen vaikutetaan samalla voimalla, saa pienempimassainen kappale suuremman kiihtyvyyden (sen nopeus muuttuu enemmän). Kun kaksi erimassaista kappaletta törmää toisiinsa kohtisuoraan ja täysin kimmoisasti, on pienempimassainen kappale se, jonka liiketila muuttuu enemmän. Kappaleen liike on tasaista (kiihtyvyys on nolla) tai se on paikallaan, jos siihen vaikuttavien voimien summa on nolla.
Edellinen käsittely on paikallaan klassisen fysiikan tapauksissa. Modernin fysiikan mukaan voima on liikemäärän p muutos aikayksikössä eli liikemäärän derivaatta ajan suhteen
Liikemäärä 
, missä m on massa ja v on nopeus. Klassisessa kuvassa massa on vakio. Tällöin päädytään alussa esitettyyn lakiin, sillä 
. Relativistisessa tapauksessa, missä kappaleen nopeus lähentelee valon nopeutta tyhjiössä, täytyy kuitenkin ottaa huomioon erityisen suhteellisuusteorian antamat korjaukset.
[muokkaa] Mekaniikan III peruslaki
eli voiman ja vastavoiman laki (myös Newtonin III laki)
- Newtonin kolmas laki sanoo, että jos kappaleeseen vaikuttaa jokin voima, niin samanaikaisesti kappaleen täytyy vaikuttaa toiseen kappaleeseen yhtä suurella, mutta suunnaltaan vastakkaisella voimalla.
Esimerkiksi lautanen aiheuttaa pöytään voiman johtuen Maan vetovoimasta, mutta myös pöytä aiheuttaa lautaseen yhtä suuren mutta vastakkaissuuntaisen voiman. Lautanen siis pysyy paikallaan. On tärkeä huomata, että voima ja vastavoima vaikuttavat aina eri kappaleisiin. Kaikilla voimilla on vastavoimat. Maa vetää lautasta puoleensa ja lautanen vetää maata puoleensa.
[muokkaa] Kirjallisuutta
- Kurki-Suonio, Kaarle ja Riitta: Vuorovaikuttavat kappaleet – mekaniikan perusteet. 3. korjattu painos. Limes, Helsinki, 1995. ISBN 951-745-167-9.
