Сер Ісаак Ньютон, один із найвпливовіших учених в історії, заклав основу класичної механіки своїми законами руху. Серед них перший закон руху Ньютона, який часто називають законом інерції, описує поведінку об’єктів під час руху та спокою. Цей закон є фундаментальним для розуміння того, як і чому об’єкти рухаються, як вони рухаються.
Перший закон руху Ньютона стверджує, що об’єкт залишатиметься в стані спокою або рівномірним прямолінійним рухом, якщо на нього не діє зовнішня сила. Ця концепція охоплює два сценарії – об’єкт у спокої та об’єкт у русі.
Цей закон знайомить нас з поняттям інерції, яка є тенденцією об’єкта чинити опір змінам свого стану руху. Більші об’єкти з більшою масою мають більшу інерцію і потребують більшої сили, щоб змінити свій рух.
Розглянемо м'яч, що котиться по гладкій горизонтальній поверхні. Згідно з першим законом Ньютона, кулька буде продовжувати котитися з постійною швидкістю по прямій. Однак насправді м’яч зрештою зупиняється через зовнішні сили, такі як тертя та опір повітря, що діють на нього. Без цих сил м’яч котився б нескінченно довго.
Інерція прямо пропорційна масі об'єкта. Це означає, що більш важкі об’єкти (ті, що мають більшу масу) більше протистоять змінам свого руху, ніж легші. Це ми можемо спостерігати в повсякденному житті:
Хоча перший закон Ньютона описує рух за відсутності зовнішніх сил, важливо розуміти, як сили впливають на рух. Сила може змусити об’єкт у стані спокою почати рухатися, змінити напрямок об’єкта, що рухається, або зупинити рух об’єкта. Прикладами зовнішніх сил є сила тяжіння, тертя та прикладена сила.
Тертя – це сила, яка протидіє руху. Він діє в напрямку, протилежному руху об'єкта, і зрештою зупиняє його. Тертя пояснює, чому об’єкти не продовжують рухатися нескінченно довго і чому ми застосовуємо гальма, щоб зупинити транспортний засіб.
Щоб побачити перший закон Ньютона в дії, спробуйте цей простий експеримент удома. Покладіть книгу на плоский стіл. Обережно штовхніть книгу та спостерігайте, як вона рухається, а потім зупиняється. Поштовх - це зовнішня сила, яка змінює стан книги зі спокою на рух. Книга зупиняється через тертя між книгою та столом.
Для більш ефектної демонстрації використовуйте скатертину та деякі предмети, наприклад тарілки та склянки. Швидко витягніть скатертину з-під предметів. Якщо все зроблено правильно, об’єкти ненадовго залишатимуться на місці завдяки інерції. Цей експеримент демонструє, як об’єкти протистоять змінам свого руху.
Перший закон Ньютона має численні застосування в нашому повсякденному житті та в техніці:
Перший закон руху Ньютона забезпечує фундаментальне розуміння сил, які діють у щоденних діях і подіях. Він пояснює поведінку об’єктів у спокої та під час руху, вводить поняття інерції та демонструє дію зовнішніх сил. Вивчаючи і дотримуючись цього закону, ми отримуємо розуміння механіки навколишнього світу.
