سر آیزاک نیوتن، یکی از تأثیرگذارترین دانشمندان تاریخ، پایه مکانیک کلاسیک را با قوانین حرکت خود بنا نهاد. در این میان، قانون اول حرکت نیوتن، که اغلب به عنوان قانون اینرسی شناخته می شود، رفتار اجسام را در حال حرکت و در حالت سکون توصیف می کند. این قانون برای درک اینکه چگونه و چرا اجسام همانطور که حرکت می کنند، اساسی است.
قانون اول حرکت نیوتن بیان می کند که یک جسم در حالت سکون یا در حرکت یکنواخت در یک خط مستقیم باقی می ماند مگر اینکه نیروی خارجی بر آن اثر بگذارد. این مفهوم شامل دو سناریو است - یک جسم در حال استراحت و یک جسم در حرکت.
این قانون ما را با مفهوم اینرسی آشنا می کند که تمایل یک جسم به مقاومت در برابر تغییرات در حالت حرکت است. اجسام بزرگتر با جرم بیشتر اینرسی بیشتری دارند و برای تغییر حرکتشان به نیروی بیشتری نیاز دارند.
توپی را در نظر بگیرید که روی یک سطح صاف و افقی می غلتد. طبق قانون اول نیوتن، توپ با سرعت ثابت در یک خط مستقیم به چرخیدن ادامه می دهد. با این حال، در واقعیت، توپ در نهایت به دلیل نیروهای خارجی مانند اصطکاک و مقاومت هوا که روی آن وارد می‌شود، متوقف می‌شود. بدون این نیروها، توپ به طور نامحدود می چرخید.
اینرسی با جرم یک جسم نسبت مستقیم دارد. این بدان معناست که اجسام سنگین تر (آنهایی که جرم بیشتری دارند) نسبت به اجسام سبک تر در برابر تغییرات حرکتی مقاومت می کنند. ما می توانیم این را در زندگی روزمره مشاهده کنیم:
در حالی که قانون اول نیوتن حرکت را در غیاب نیروهای خارجی توصیف می کند، مهم است که بدانیم نیروها چگونه بر حرکت تأثیر می گذارند. یک نیرو می تواند باعث شود یک جسم در حال سکون شروع به حرکت کند، جهت یک جسم در حال حرکت را تغییر دهد یا یک جسم را از حرکت باز دارد. نمونه هایی از نیروهای خارجی عبارتند از گرانش، اصطکاک و نیروی اعمالی.
اصطکاک نیرویی است که مخالف حرکت است. در خلاف جهت حرکت جسم عمل می کند و در نهایت آن را متوقف می کند. اصطکاک توضیح می دهد که چرا اجسام به طور نامحدود به حرکت خود ادامه نمی دهند و چرا ما برای متوقف کردن یک وسیله نقلیه ترمز می کنیم.
برای دیدن قانون اول نیوتن در عمل، این آزمایش ساده را در خانه امتحان کنید. یک کتاب را روی یک میز صاف قرار دهید. کتاب را به آرامی فشار دهید و مشاهده کنید که چگونه حرکت می کند و سپس متوقف می شود. فشار نیروی خارجی است که حالت کتاب را از حالت سکون به حرکت تغییر می دهد. دلیل توقف کتاب به دلیل اصطکاک بین کتاب و میز است.
برای نمایش دراماتیک تر، از یک سفره و برخی اشیاء مانند بشقاب و لیوان استفاده کنید. سریع سفره را از زیر اشیا بکشید. اگر به درستی انجام شود، اجسام به دلیل اینرسی برای مدت کوتاهی در جای خود باقی می مانند. این آزمایش نشان می دهد که چگونه اجسام در برابر تغییرات حرکت خود مقاومت می کنند.
قانون اول نیوتن کاربردهای متعددی در زندگی روزمره و تکنولوژی دارد:
قانون اول حرکت نیوتن درکی اساسی از نیروهای در حال بازی در اعمال و رویدادهای روزمره ارائه می دهد. رفتار اجسام در حال سکون و حرکت را توضیح می دهد، مفهوم اینرسی را معرفی می کند و اثرات نیروهای خارجی را نشان می دهد. با مطالعه و رعایت این قانون به شناخت مکانیک دنیای اطراف خود دست می یابیم.
