伽利略在同亞裏士多德學派的經院哲學家們的傳統觀點做鬥爭時,已經有了這個思想,他第一個科學地區分了速度和加速度,指出不是速度而是加速度才與力的作用直接相聯係。而亞裏士多德學派的經院哲學家們認為,力也是造成勻速(非加速)運動的原因。他們錯誤地把力的作用和物體的速度直接聯係起來,認為物體運動速度的有無和大小,是由於它是否受到力的作用以及所受力的大小直接決定的。

亞裏士多德學派的觀點與現實生活中不了解物理學的許多人的觀點是相一致的。這些人單憑直覺,看到摩擦力總是存在的,而且往往是對物體的運動起阻礙作用的真正的原因,因而自然而然地會認為,必須有一個外力才能使物體運動,進而把力定義為“持續運動的原因”。牛頓在伽利略研究的基礎上繼續前進。但是第一次把慣性定律明確地表述為普遍的運動定律的,是牛頓。

慣性定律隻是對物體的慣性及力的概念作了定性的解釋,表明慣性是物體的屬性,要改變物體的運動狀態,需要有一個外力的作用。但是還不能定量地確定力和慣性的大小。

定律Ⅱ:“運動的改變和所加的動力成正比;並且發生在所加的力的那個直線方向上。”

牛頓解釋說,如果一個力產生一運動,則兩倍的力產生兩倍的運動,三倍的力就產生三倍的運動,而不論這個力是一下子加上去的,還是相繼地逐漸加上去的。如果物體起先是運動的,那麼,上述運動(其指向總是與產生這運動的力指向相同)就要加到先前的運動上或從其中減去,這要看它們彼此是同向還是反向的;如果它們的方向彼此傾斜時,就要傾斜地連合起來,而產生一個由兩個方向共同決定的新運動。

這個定律表明了物體的運動狀態的改變即加速度與物體所受的外力、物體的質量三者之間的關係。它不考慮力的性質和來源,而隻考慮力的效應。

定律Ⅲ:“每一個作用,總是有一個相等的反作用和它相對抗;或者說,兩個物體彼此之間的相互作用力永遠相等,並且各自指向其對方。”

這個定律被後人概括地稱為作用與反作用定律。它表明,兩個物體之間的作用是相互的,作用力和反作用力在一條直線上,大小相等,方向相反,分別作用在兩個物體上。牛頓曾舉例解釋說,不論任何物體拉引或推壓另一物體時,同樣也要被另一個物體所拉引或推壓。如果一匹馬拉引一塊係在繩子上的石頭,那麼這匹馬(如果我可以這樣說的話)也被相等的力往後拉向石頭。至於被拉緊的繩子,由於它同樣有使自己鬆弛或伸直的傾向,將以同樣的力把馬拉向石頭和把石頭拉向馬,並且它阻止其中前進的力量和推動前進的力量是一樣大的。

那麼,為什麼人們看到的是馬拉石頭而不是石頭拉馬呢?這是因為它們對地麵的摩擦力不同。和被馬拉的石頭比較起來,四隻馬蹄更有力地附著在地麵上,如果不是如此,石頭就會留在地麵不動,而馬蹄就會打滑。如果沒有摩擦力,兩個互相推或拉的物體的運動,也不會是一樣的;除非它們有完全相等的質量,因為對於給定的力,加速度與物體的質量成正比。如果站在光滑的平麵上,一個大胖子和一個瘦小的人麵對麵互相推一下,瘦小的人向後滑的速度就會比胖人大得多。

牛頓第三定律更具有創造性,更加深刻,它從相互作用的高度對力的概念作了完整的概括,從本質上說明了力的產生是兩個物體的相互作用,每一個存在的力都有其鏡象孿生力,一個孤立的點本身不能施力也不能受力。每一個物體對另一物體的推力或拉力,正如另一個物體對它的推力或拉力,我們可以選定其中的一個為作用力,另一個為反作用力,這種命名是任意的,實際上它們是同時發生的,並不是其中的一個產生另一個;它們的大小相等,方向相反,分別作用在兩個物體上。

牛頓第三定律也已經被廣泛地應用。如噴氣式飛機、火箭、輪船等等,在製造過程中就都應用了反衝原理。