Wetten van Newton

Isaac Newton, die de wetten bedacht.

De wetten van Newton zijn drie bekende wetten uit de natuurkunde. Een wet betekent in de natuurkunde dat iets zo is. De wetten zijn vernoemd naar de Britse natuurkundige Isaac Newton, die in 1687 de wetten opschreef in het boek Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. De drie wetten zijn het bekendste werk van Newton. Door de drie wetten ontstond zelfs een nieuwe tak in de natuurkunde, de klassieke mechanica.

Alle drie de wetten hebben iets te maken met kracht. Hierbij komen ook beweging en evenwicht kijken. Bij elke wet wordt hieronder als eerste de regel weergeven, zoals deze in de natuurkunde wordt gebruikt. Daaronder volgt uitleg wat dit precies betekent.

De eerste wet

Een voorwerp waarop geen resulterende kracht werkt, is in rust of beweegt zich rechtlijnig met constante snelheid voort.
Een voorwerp is alles wat denkbaar is in ons universum. Dit kan van alles zijn, bijv. een zandkorrel, een auto, een wolkenkrabber of de zon. Op zo'n voorwerp kunnen verschillende krachten worden uitgeoefend. Al deze krachten samengebundeld wordt de resulterende kracht genoemd. Als er geen resulterende kracht is op een voorwerp kunnen er twee dingen gebeuren. Als eerste kan een voorwerp in rust verkeren, oftewel stilstaan. Ten tweede kan een voorwerp bewegen. Dit gebeurt dan in een rechte lijn met een snelheid die steeds gelijk is (die constant is).

Wat betekent deze wet nou eigenlijk? De eerste wet laat zien dat er niet altijd kracht nodig is voor beweging. Kracht is alleen nodig om te remmen, om sneller te gaan of te sturen.

De tweede wet

Een animatie van de derde wet van Newton. De balletjes geven de kracht door, maar het blijft even groot. In het echt zou het niet helemaal waterdicht zijn. De balletjes zouden dan stoppen door weerstand van de lucht en het verlies van energie door de draadjes.

De verandering van de snelheid is recht evenredig met de resulterende kracht en volgt de rechte lijn waarin de kracht werkt.
Wat gebeurt er dan als er wel een resulterende kracht op een voorwerp drukt? Inderdaad, de snelheid verandert. Het voorwerp kan vertragen of versnellen. Recht evenredig betekent dat als het één toeneemt, dan doet het ander dit ook. De toename is dan ook even groot. Als de resulterende kracht met 10% toeneemt, dan doet de snelheid dit ook. Het voorwerp verplaats zich ook met de kracht mee. Als de kracht naar links beweegt, doet het voorwerp dit ook.

Bij deze wet hoort ook een formule: F = m x a. F staat voor kracht (van het Engelse Force), m staat voor massa (niet te verwarren met gewicht en a voor de versnelling. Zo zie je dat voor kracht twee dingen nodig zijn versnelling en massa. Wat heeft deze formule dan met de wet te maken? De wet legt eigenlijk uit waarom de formule zo is.

De derde wet

Actie is reactie.
Misschien is dit wel het bekendste zinnetje uit de natuurkunde. Wat zegt de wet dan eigenlijk? Stel je hebt twee voorwerpen. Als het ene voorwerp kracht uitoefent op de ander, zal het andere voorwerp een even grote kracht uitoefenen op de ander. Je kan dus eigenlijk zeggen dat kracht altijd in paren voorkomt. De kracht op het ene voorwerp is immers even groot als op het andere voorwerp. De actie is het uitoefenen van kracht op het ene voorwerp en de reactie is dat het andere voorwerp weer kracht uitoefent op het andere voorwerp. De kracht wordt echter niet groter!