Met behulp van de wetten van Newton kunnen we een aantal grootheden vinden die constant blijven in de tijd. We noemen dit behouden grootheden. Het bekendste voorbeeld hiervan is het behoud van energie. In deze paragraaf gaan we de belangrijke behouden grootheden uit de Newtoniaanse mechanica afleiden.
Wet van behoud van impuls
en even groot: Voor de impuls geldt: De totale impuls van het systeem kan niet veranderen tenzij er een externe kracht op werkt. Dit geldt ook als het systeem bestaat uit meer dan twee voorwerpen of zelfs een continuüm.
De wet van behoud van energie zegt dat de totale energie in een gesloten systeem altijd gelijk blijft. Hoe kan energie verloren gaan? Energie is nooit verloren maar kan wel omgezet worden in een energiesoort die lastig is om te zetten in een andere energiesoort.
De eenheid van de grootte van de kracht is newton (N). Er kunnen meerdere krachten tegelijk inwerken op een voorwerp. De nettokracht of resulterende kracht is de vectorsom van alle krachten uitgeoefend op dat voorwerp: Een vader en zijn zoon duwen samen een doos over de vloer verder.
De eenheid van stoot is dezelfde als die van impuls: Ns, Newton seconde, of in het SI-stelsel kg m/s. De Engelse vertaling van stoot is impulse, terwijl de vertaling van het Nederlandse impuls het Engelse momentum is.
Het symbool voor de grootheid kracht is F (van het Engelse force) en de SI-eenheid is de newton (symbool: N), genoemd naar de bekende natuurkundige Isaac Newton.
Alle eigenschappen die we kunnen meten noemen we grootheden. Voorbeelden van grootheden zijn 'lengte', 'oppervlakte', 'volume', 'tijd', 'temperatuur' en 'snelheid'. De maten waarin we deze eigenschappen meten worden eenheden genoemd.
Grootheden en eenheden spelen een belangrijke rol in de natuurkunde. Ze komen terug in alle onderwerpen van natuurkunde en in de formules die hierbij horen. In het kort: Een grootheid is iets wat je kunt meten, zoals lengte of massa, een eenheid is een afgesproken hoeveelheid, zoals meter, kilogram, seconde.
Wat is de eenheid van energie? De eenheid van energie is de Joule (J). Uitgedrukt in grondeenheden: J = kg·m2·s-2.
De eerste persoon die de wet van behoud van energie formuleerde, was de Duitse arts Julius Robert von Mayer (1814-1878). Door middel van experimenten toonde hij in 1842 aan dat een bepaade hoeveelheid kinetische energie bij volledige omzetting in warmte altijd dezelfde warmtehoeveelheid afgeeft.
De wet van behoud van massa, ook de wet van Lavoisier, zegt dat de massa van een gesloten systeem constant zal blijven, ongeacht de processen die binnen het systeem plaatsvinden. De wet is vooral van belang voor chemische reacties.
Behoudswet. Wanneer de arbeid van alle krachten begrepen is in de potentiële energie, (wat onmogelijk is als er niet conservatieve krachten bij betrokken zijn) blijft die mechanische energie constant.
Licht, of meer in het algemeen een elektromagnetische golf, bezit niet alleen energie maar ook impuls, wat een karakteristieke eigenschap is van alle objecten in translatiebeweging.
Impuls kan betrekking hebben op: Impuls (psychologie): een plotselinge ingeving of gedachte. Impuls (regeltechniek): een niet permanente elektrische stroom of een ander elektrisch signaal (ook puls genoemd) Impuls (natuurkunde): een grootheid die de hoeveelheid van beweging voorstelt.
ENERGIE heeft géén richting, we noemen dat een scalar. Je mag energieën dus bij elkaar optellen. Bewegingsenergie blijft behouden tijdens een botsing, als je geen andere energievormen mee laat tellen (zoals bijvoorbeeld warmte en geluidsenergie).
De volgorde wordt seconde, meter, kilogram, ampère, kelvin, mol, candela.
In de natuurkunde is druk de drukkracht per oppervlakte-eenheid. De SI-eenheid van druk is de pascal (Pa), maar ook de bar en de atmosfeer worden soms gebruikt.
Elke kracht heeft drie kenmerken namelijk een grootte, een richting en een aangrijpingspunt. De grootte van de kracht wordt uitgedrukt in newton (afgekort: N).
De grootheid "snelheid" wordt aangeduid met de kleine letter v. Moet er in de techniek worden gerekend, gebeurt dit niet in km./uur maar in de basiseenheid “meters per seconde”, afgekort m/s. Het omrekenen gaat als volgt: 1 km.
Voorbeelden van grootheden zijn lengte, oppervlakte, volume, tijd, temperatuur en snelheid. De maten waarin we deze eigenschappen meten worden eenheden genoemd. Voorbeelden van eenheden zijn meter, vierkante meter, kubieke meter, seconde, minuut, graden Celsius en meter per seconde.
Een grootheid is iets wat je kunt meten (bijvoorbeeld 'lengte'); een eenheid is de maat waarmee je meet (bijvoorbeeld 'meter').
Wat betekent Nm? Het is een samengestelde eenheid overeenkomend met de kracht van 1 newton (1kg = 9,81 N in Nederland) uitgeoefend op een arm van 1 meter.
De sterke (kern)kracht, sterke interactie of sterke wisselwerking is de sterkste van de vier fundamentele natuurkrachten uit de natuurkunde en is nog ongeveer 100 keer sterker dan de elektromagnetische kracht. Ze is verantwoordelijk voor de stabiliteit van atoomkernen.
Als eenheden voor de hoeveelheid geleverde of verbruikte energie kennen we kilowattuur (kWh; wordt meestal gebruikt voor elektrische energie), joules (J; de standaardeenheid voor allerlei soorten energie) en calorieën (meestal voor energie-inhoud van voeding of de energie die we bij het sporten verbruiken).