3-2 Príčina pohybu

3-2 Príčina pohybu

Už aj malé deti vedia, že medzi silou a pohybom je nejaká súvislosť – tlak, alebo ťah často hýbe s vecami. Avšak to, že aký je vzťah medzi silou a pohybom, zďaleka nie je samozrejmé. V skutočnosti základné princípy vzťahujúce sa na pohyb do 17-ho storočia neskúmali.

Súvislosť medzi posunutím, rýchlosťou a časom skúmal prvý krát taliansky prírodovedec Galilei, asi tak, ako sme to urobili mi v predchádzajúcom odseku; pravdepodobne bol to on, kto prvý krát povedal, že čo je zrýchlenie a rozpoznal jeho dôležitosť pri skúmaní pohybu.

Galilei zomrel v roku 1642 v Taliansku a v tom istom roku sa narodil veľký fyzik a matematik, Isaac Newton. Jeho práca stavala na základy položené Galileim a dopracoval sa k trom základným zákonom pohybu.

Newtonov prvý pohybový zákon: Každé teleso zostane v pokoji, alebo bude vykonávať priamočiary a rovnomerný pohyb, kým nejaká vonkajšia sila ho neprinúti zmeniť svoj pohybový stav.

Tento zákon vyjadruje tzv. zotrvačnosť hmoty, ktorá vyjadruje odpor telies voči akejkoľvek zmene rýchlosti. Zákon vyslovuje aj to, že rýchlosť telesa sa môže zmeniť len vtedy, ak na neho pôsobí nejaká sila. Vráťme sa ku knihe, ktorá leží na stole a potlačme ho z boku. Ak je táto sila tlačenia malá, kniha sa nepohne – vieme, že prečo: sile tlačenia odoláva, „vyrovnáva“ ju rovnako veľká, ale opačne orientovaná trecia sila. Kniha sa začne pohybovať až vtedy, ak sila tlačenia prevýši treciu silu.

Situácia je menej zrejmá, ak knihu tlačíme po doske stola nemennou rýchlosťou po priamočiarej dráhe – jej rýchlosť sa teda nemení. V tomto prípade sme dokonale vyvážili treciu silu, výslednica sily tlačenia a trecej sily je nulová. Ak knihu tlačíme väčšou silou, väčšou než je trecia sila, potom sa pohyb knihy zrýchľuje; ak prestaneme tlačiť, brzdiaca trecia sila knihu rýchlo zastaví.

Toto je všetko správne a dobré ale nedostal nás bližšie k vyriešeniu problému, k vyjasneniu toho, že čo sa presne deje vtedy, ak vektorová výslednica síl pôsobiaca na teleso nie je nulová. Vedci a filozofovia nepochopili podstatu tejto otázky dlhé storočia, nakoľko vo svojej neistote hľadali súvislosť medzi silou a rýchlosťou, predpokladajúc, že príčinou rýchlosti je sila. Galileimu sa takmer podarilo problém uchopiť, a Newton ho jasne rozpoznal: bezprostredná súvislosť nie je medzi rýchlosťou a silou, ale medzi zrýchlením a silou.

Newtonov druhý pohybový zákon: Zrýchlenie telesa, ktoré vyvoláva sila na neho pôsobiaca, je priamo úmerné sile a jeho smer je súhlasný so smerom sily. Ak tá istá sila pôsobí na telesá rôznej hmotnosti, ňou vyvolané zrýchlenie je nepriamo úmerné hmotnosti telesa.