Newtons zweites Gesetz, auch bekannt als das Prinzip der Dynamik, ist eines der grundlegenden Muster, die der klassischen Mechanik zugrunde liegen. Jahrhundert vom großen Physiker Isaac Newton formuliert und ist seitdem zu einem der Schlüsselprinzipien geworden, die die Bewegung von Körpern im Raum beschreiben.
Um jedoch zu seiner Entdeckung zu gelangen, brauchte Newton Jahre harter Forschung und Experimente. Jahrhunderts begann er seine Forschung, als seine Aufmerksamkeit auf die Widersprüche und Mehrdeutigkeiten der damaligen Vorstellungen von Körperbewegungen zog. Es waren diese Widersprüche, die Newton veranlassten, nach einer neuen, umfassenden Theorie zu suchen, die alle beobachteten Phänomene erklären und vereinheitlichen könnte.
So konnte Newton dank seiner Beobachtungen und Experimente ein zweites Gesetz formulieren, das besagt, dass das Produkt des Körpergewichts bei seiner Beschleunigung gleich der ihm aufgebrachten Kraft ist.
Beweis für Newtons zweites Gesetz
Newtons zweites Gesetz besagt, dass die Kraft, die auf ein Objekt wirkt, dem Produkt seiner Masse zur Beschleunigung entspricht: F = ma. Um dieses Gesetz jedoch vollständig zu verstehen und zu verabschieden, muss ein Nachweis für seine Richtigkeit vorgelegt werden.
Einer der wichtigsten Beweise für Newtons zweites Gesetz ist ein Experiment mit einem Pendel. Ein Pendel ist eine schwere Kugel, die an einem Strang hängt. Indem wir Kraft anwenden, können wir eine Beschleunigung des Pendels erzeugen und seine Veränderung mit installierter Ausrüstung messen.
Die Ergebnisse dieser Experimente bestätigten die Vorhersagen des zweiten Newtonschen Gesetzes. Die Beschleunigung des Pendels ist direkt proportional zur darauf angewendeten Kraft und umgekehrt proportional zu seiner Masse. Auf diese Weise wird eine Beziehung zwischen Kraft, Masse und Beschleunigung hergestellt, die durch das zweite Newtonsche Gesetz beschrieben wird.
Es gibt auch andere Beispiele für Beweise für Newtons zweites Gesetz, wie die Bewegung eines Körpers auf einer geneigten Ebene oder das Zusammenwirken zweier Körper. All diese Experimente bestätigen die Gültigkeit des zweiten Newtonschen Gesetzes und ermöglichen es, seine Bedeutung in der physikalischen Wissenschaft festzustellen.
Eine historische Reihe von Entdeckungen
Wie viele andere wissenschaftliche Entdeckungen war Newtons zweites Gesetz das Ergebnis einer langen historischen Reihe von Forschungen und Entdeckungen.
Alles begann damit, dass sich Astronomen und Philosophen im antiken Griechenland fragten, warum sich Himmelskörper so bewegen, wie sie sich bewegen. Aristoteles schlug seine Theorie vor, dass sich Himmelskörper durch himmlische Sphären bewegen und es eine separate Physik auf der Erde gibt.
Im Mittelalter wurden die Ideen von Aristoteles jedoch kritisiert und daraus begannen neue Bewegungstheorien zu entstehen.
Jahrhundert, als Kopernikus ein Modell des Sonnensystems mit Hilfe eines heliozentrischen Systems vorschlug, in dem die Erde nicht mehr das Zentrum des Universums war, was die damalige etablierte Vorstellung von der Weltordnung erschütterte. Diese Entdeckung hat neue Forschungen und die Suche nach neuen Naturgesetzen angeregt.
Der Schlüsselpunkt der Entdeckung des zweiten Newtonschen Gesetzes war die Schaffung eines mathematischen Formalismus, der es ermöglicht, die Gesetze der Punktbewegung zu beschreiben. Es war das, was die Wissenschaftler des 17. Jahrhunderts beschäftigten und Newton die Möglichkeit gaben, zwei grundlegende Gesetze der Mechanik zu formulieren.
So führte eine historische Reihe von Entdeckungen und Studien zur Formulierung des zweiten Newtonschen Gesetzes, das es ermöglicht, die Bewegung von Körpern unter dem Einfluss von Kraft zu beschreiben.
Das Gesetz der Trägheit: Newtons erste Entdeckung
Der große Physiker und Mathematiker Isaac Newton formulierte drei Bewegungsgesetze, die zur Grundlage der klassischen Mechanik wurden. Das erste Gesetz, auch bekannt als das Gesetz der Trägheit, wurde Ende des 16. Jahrhunderts von Newton entdeckt.
Das Wesen des Trägheitsgesetzes ist, dass sich der Körper in einem Zustand der Ruhe oder gleichmäßiger gerader Bewegung befindet, bis eine äußere Kraft auf ihn wirkt. Wenn eine äußere Kraft auf den Körper wirkt, ändert sie ihren Bewegungszustand und nimmt eine Beschleunigung an.
Die Idee des Trägheitsgesetzes entstand bei Newton während seines Studiums der Planetenbewegung. Er bemerkte, dass sich Planeten ohne ersichtlichen Grund, also ohne äußere Einwirkung, in Umlaufbahnen bewegen. Newton machte die Annahme, dass der Körper seinen Bewegungszustand auch in Abwesenheit äußerer Kräfte behält. Diese Annahme wurde zur Grundlage des ersten Newtonschen Gesetzes.
So half Newtons erste Entdeckung, das Trägheitsgesetz, die Mechanismen der Bewegung von Planeten zu erklären und war der erste Schritt zur Schaffung einer allgemeinen Bewegungs- und Gravitationstheorie.
Definition des zweiten Newtonschen Gesetzes
Newtons zweites Gesetz wird formal wie folgt ausgedrückt:
Die Summe aller äußeren Kräfte, die auf den Körper wirken, entspricht dem Produkt seiner Masse, um diesen Körper zu beschleunigen.
Das heißt, wenn verschiedene Kräfte auf den Körper wirken, ist die Beschleunigung des Körpers proportional zum Wert der Summe dieser Kräfte und umgekehrt proportional zum Körpergewicht.
Aus der Definition des Newtonschen Gesetzes folgt, dass der Körper, wenn keine äußeren Kräfte auf den Körper wirken oder die Summe aller äußeren Kräfte Null ist, in Ruhe oder gleichmäßiger gerader Bewegung ist (wenn er sich bereits in Bewegung befindet).
Die Definition des zweiten Newtonschen Gesetzes ist für das Verständnis mechanischer Phänomene von großer Bedeutung und bildet die Grundlage für viele Probleme in der Physik.
Experimentelle Bestätigung des Gesetzes
Eine Reihe von Experimenten wurde durchgeführt, um das zweite Newtonsche Gesetz experimentell zu bestätigen. Eine dieser Erfahrungen bezog sich auf die Messung der Beschleunigung der Bewegung eines Körpers, der einer bekannten Kraft ausgesetzt war. Newton verwendete schräge Ebenen und Abhänge, um diese Experimente durchzuführen. Er bemerkte, dass je größer die Kraft, die auf den Körper wirkt, desto größer seine Beschleunigung ist.
Eine vollständigere experimentelle Bestätigung des zweiten Newtonschen Gesetzes wurde im 19. Jahrhundert erhalten. Wissenschaftler führten viele Experimente mit speziell entwickelten Instrumenten durch, um die Kraft und die Beschleunigung des Körpers zu messen. Sie bestätigten, dass die Kraft, die auf den Körper wirkt, direkt proportional zu seiner Masse und Beschleunigung ist.
Durch Experimente wurde festgestellt, dass Newtons zweites Gesetz für die meisten Körper unter normalen Bedingungen korrekt ist. Es gibt jedoch einige Ausnahmen, z. B. wenn die Geschwindigkeit des Körpers nahe an der Lichtgeschwindigkeit liegt oder wenn sehr kleine Teilchen wie Atome und Elementarteilchen betrachtet werden.
