Isaac Newtonin liikelait esitti ensimmäisen kerran Principia Mathematica Philosophiae Naturalis -teoksessaan vuonna 1687. Ensimmäisen lain mukaan kappale pysyy paikallaan tai liikkuu vakionopeudella, ellei siihen kohdistu ulkoista voimaa. Kolmas on tunnettu (joskin lievästi väärinymmärretty) ajatus siitä, että jokaisella toiminnalla (voimalla) on yhtä suuri mutta vastakkainen reaktio – jos työnnät ovea, ovi työntyy takaisin sinua vasten.
Toinen laki kertoo, miten voiman arvo lasketaan. Voima (newtonseina mitattuna) on yksi systeemin perustavanlaatuisista fysikaalisista ominaisuuksista, ja sitä esiintyy monessa muodossa. Saatat tuntea sen työntönä tai vetona (mekaaninen voima), kun taas se on painosi arvo (maan vetovoima, joka vetää sinua puoleesi) ja se näkyy magneettien tai sähkövarausten hylkimisenä tai vetona (sähkömagneettinen voima). Voima voi olla seurausta mistä tahansa perustavanlaatuisesta fysikaalisesta vuorovaikutuksesta aineen kappaleiden välillä, mutta Newtonin toisen lain avulla voidaan laskea, miten voima, kun se on olemassa, vaikuttaa kappaleen liikkeeseen.
Yllä olevassa kuvassa sanotaan, että voima (F) on yhtä suuri kuin impulssin (p) muutosnopeus suhteessa aikaan (t). Pienet ”d”:t ovat differentiaalimerkintä, toinen newtonilainen keksintö, joka esiintyy lukemattomissa fysikaalisissa yhtälöissä ja jonka avulla voidaan matemaattisesti ennustaa, miten jokin muuttuu, kun toista siihen liittyvää parametria – tässä tapauksessa aikaa – muutetaan asteittain.
Momentti on kappaleen massa (kilogrammoina) kerrottuna sen nopeudella (metreinä sekunnissa). Useimmissa tilanteissa jonkin kappaleen massa ei muutu sen liikkuessa, joten yhtälö voidaan yksinkertaistaa muotoon massa (m) kerrottuna nopeuden muutosnopeudella, jonka tunnemme kiihtyvyytenä (a). Tämä antaa meille tutumman koulukirjaversion toisesta laista:
Kuten muutkin Newtonin fysiikan teoriat, toinen liikelaki pitää paikkansa hämmästyttävän monissa arkipäivän tilanteissa, ja se on nykyaikaisen tieteen ja tekniikan kantava voima. Se, miten melkein mikä tahansa liikkuu, voidaan selvittää hänen liikelakiensa avulla – kuinka paljon voimaa tarvitaan junan kiihdyttämiseen, saavuttaako tykin kuula kohteensa, miten ilma- ja merivirrat liikkuvat tai lentääkö lentokone, ovat kaikki Newtonin toisen lain sovelluksia. Hän jopa käytti liikelakeja yhdistettynä universaaliin gravitaatiolakiinsa selittääkseen, miksi planeetat liikkuvat niin kuin ne liikkuvat.
Paino on voima, joka on yhtä suuri kuin esineen massa kerrottuna maapallon aiheuttamalla gravitaatiokiihtyvyydellä (joka on 10 metriä sekunnissa sekunnissa) planeetan keskipisteen suuntaan. Syy siihen, miksi et putoa maan läpi, selittyy tietenkin Newtonin kolmannella liikelailla, joka sanoo, että Maan pinta työntyy jalkojasi vasten voimalla, joka on yhtä suuri kuin painosi, mutta vastakkainen.
Muunneltu versio toisesta laista pätee silloin, kun esineen massa muuttuu, kuten esimerkiksi raketti, joka polttaa polttoainetta ja muuttuu kevyemmäksi noustessaan ilmakehän lävitse.
Mme kaikki tunnemme kakkoslain käytännössä, jos emme matemaattisesti. Painavan flyygelin liikuttamiseen tarvitaan enemmän voimaa (ja siten enemmän energiaa) kuin pienen jakkaran liu’uttamiseen lattialla. Kun nappaat nopeasti liikkuvan krikettipallon kiinni, tiedät, että se sattuu vähemmän, jos liikutat kättäsi taaksepäin kiinni ottaessasi palloa – kun annat liikkuvalle pallolle enemmän aikaa hidastua, kätesi on kohdistettava palloon vähemmän vastavoimaa.
Esimerkki krikettipallosta havainnollistaa, että voimilla ei ole vain kokoa, vaan ne vaikuttavat myös tiettyyn suuntaan. Voimat kuuluvat fysikaalisten ominaisuuksien luokkaan, johon kuuluvat myös vauhti ja nopeus, joita kutsutaan vektoreiksi. Näiden vastakohtana ovat skalaarit, joilla on koko mutta ei suuntaa, esimerkiksi lämpötila tai massa.
Newtonin toisen lain F-kirjain viittaa kappaleeseen vaikuttavaan nettovoimaan. Sen selvittäminen, mitä tapahtuu kohteelle, johon kohdistuu useita voimia, edellyttää siis, että otat huomioon sekä kunkin voiman suunnan että suuruuden. Kaksi voimaa voi olla samankokoisia, mutta jos ne kohdistuvat suoraan vastakkain, ne kumoutuvat nollaan.
Tämä on hyvä tapa miettiä asiaa köydenvetoleikissä. Kun kaksi joukkuetta vetää vastakkaisiin suuntiin, köyden liike (Newtonin toisen lain mukaan laskettuna) määräytyy köyteen kohdistuvan nettovoiman mukaan. Tämän nettovoiman suuruus on kahden joukkueen käyttämien voimien suuruuksien erotus. Nettovoiman suunta on sen suuntainen, kumpi joukkue vetää voimakkaammin.
Kuvaamaan atomeja ja vielä pienempiä asioita fyysikot käyttävät yhtälöissä voiman ja impulssin versioita, jotka sisältävät kvanttimekaanisia kuvauksia ajasta sekä avaruudesta. Tässä mittakaavassa voimat ovat matemaattisia sivutuotteita, jotka syntyvät, kun aineen perustavanlaatuiset hiukkaset, kuten elektronit ja kvarkit, vaihtavat keskenään hiukkasia, kuten fotoneja, gluoneja tai W- tai Z-hiukkasia, jotka ”kantavat” voimia ja jotka tunnetaan yhteisesti nimellä ulottumabosonit.
Newtonin toinen laki toimii tapana kuvata kaiken liikettä kvanttimekaanisessa systeemissä niin kauan kuin hiukkaset eivät liiku lähelle valon nopeutta.
Kun kappale liikkuu lähelle valon nopeutta, joudumme erityissuhteellisuusteorian piiriin, joka kertoo, että kappaleen massa kasvaa sen liikkuessa nopeammin. Tämä on otettava huomioon, kun lasketaan voimia näillä nopeuksilla.
Todellakin suurinta osaa Newtonin klassisesta fysiikasta on muutettava ääritilanteissa – toinen laki ei pidä paikkaansa, kun esiintyy valtavia gravitaatiovoimia, esimerkiksi mustan aukon ympärillä tai kokonaisten galaksien valtavien massojen yhteydessä, jolloin yleinen suhteellisuusteoria nousee tilalle parhaana tapana kuvata systeemin sisäistä liikettä.