Sir Isaac Newton, jeden z najbardziej wpływowych naukowców w historii, za pomocą swoich praw ruchu położył podwaliny pod mechanikę klasyczną. Wśród nich Pierwsza zasada dynamiki Newtona, często nazywana prawem bezwładności, opisuje zachowanie obiektów w ruchu i w spoczynku. Prawo to ma fundamentalne znaczenie dla zrozumienia, w jaki sposób i dlaczego obiekty poruszają się w taki a nie inny sposób.
Pierwsza zasada dynamiki Newtona stwierdza, że obiekt pozostanie w spoczynku lub będzie poruszał się ruchem jednostajnym po linii prostej, chyba że zadziała na niego siła zewnętrzna. Koncepcja ta obejmuje dwa scenariusze – obiekt w spoczynku i obiekt w ruchu.
Prawo to wprowadza nas w pojęcie bezwładności, czyli tendencji obiektu do przeciwstawiania się zmianom stanu ruchu. Większe obiekty o większej masie mają większą bezwładność i wymagają większej siły, aby zmienić swój ruch.
Rozważmy piłkę toczącą się po gładkiej, poziomej powierzchni. Zgodnie z pierwszym prawem Newtona piłka będzie toczyć się ze stałą prędkością po linii prostej. W rzeczywistości jednak piłka ostatecznie się zatrzymuje pod wpływem działających na nią sił zewnętrznych, takich jak tarcie i opór powietrza. Bez tych sił piłka toczyłaby się w nieskończoność.
Bezwładność jest wprost proporcjonalna do masy obiektu. Oznacza to, że cięższe obiekty (te o większej masie) są bardziej odporne na zmiany w swoim ruchu niż lżejsze. Możemy to zaobserwować w życiu codziennym:
Chociaż Pierwsze Prawo Newtona opisuje ruch przy braku sił zewnętrznych, ważne jest, aby zrozumieć, w jaki sposób siły wpływają na ruch. Siła może sprawić, że obiekt będący w spoczynku zacznie się poruszać, zmienić kierunek poruszającego się obiektu lub zatrzymać ruch obiektu. Przykładami sił zewnętrznych są grawitacja, tarcie i przyłożona siła.
Tarcie to siła przeciwstawiająca się ruchowi. Działa w kierunku przeciwnym do ruchu obiektu i ostatecznie go zatrzymuje. Tarcie wyjaśnia, dlaczego obiekty nie poruszają się w nieskończoność i dlaczego używamy hamulców, aby zatrzymać pojazd.
Aby zobaczyć pierwsze prawo Newtona w działaniu, przeprowadź ten prosty eksperyment w domu. Połóż książkę na płaskim stole. Delikatnie popchnij książkę i obserwuj, jak się porusza, a następnie zatrzymuje. Pchnięcie to siła zewnętrzna, która zmienia stan książki ze spoczynkowego na ruch. Powodem zatrzymania książki jest tarcie pomiędzy książką a stołem.
Aby uzyskać bardziej dramatyczny pokaz, użyj obrusu i niektórych przedmiotów, takich jak talerze i szklanki. Szybko wyciągnij obrus spod przedmiotów. Jeśli zostanie to wykonane prawidłowo, obiekty pozostaną na miejscu przez chwilę z powodu bezwładności. Ten eksperyment pokazuje, jak obiekty opierają się zmianom w swoim ruchu.
Pierwsze prawo Newtona ma liczne zastosowania w naszym codziennym życiu i technologii:
Pierwsza zasada dynamiki Newtona zapewnia podstawowe zrozumienie sił występujących w codziennych działaniach i zdarzeniach. Wyjaśnia zachowanie obiektów w spoczynku i w ruchu, wprowadza pojęcie bezwładności, demonstruje działanie sił zewnętrznych. Studiując i przestrzegając tego prawa, zyskujemy wgląd w mechanikę otaczającego nas świata.
