Ngài Isaac Newton, một trong những nhà khoa học có ảnh hưởng nhất trong lịch sử, đã đặt nền móng cho cơ học cổ điển bằng các định luật chuyển động của mình. Trong số này, Định luật chuyển động thứ nhất của Newton, thường được gọi là Định luật quán tính, mô tả hành vi của các vật thể đang chuyển động và đứng yên. Định luật này là nền tảng để hiểu cách thức và lý do các vật chuyển động như vậy.
Định luật chuyển động thứ nhất của Newton phát biểu rằng một vật sẽ đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều trừ khi bị tác dụng bởi ngoại lực. Khái niệm này bao gồm hai kịch bản - một vật thể đứng yên và một vật thể chuyển động.
Định luật này giới thiệu cho chúng ta khái niệm quán tính, đó là xu hướng của một vật chống lại sự thay đổi trạng thái chuyển động của nó. Các vật thể lớn hơn với khối lượng lớn hơn có quán tính lớn hơn và cần một lực lớn hơn để thay đổi chuyển động của chúng.
Xét một quả bóng lăn trên một mặt phẳng nằm ngang, nhẵn. Theo Định luật thứ nhất của Newton, quả bóng sẽ tiếp tục lăn với tốc độ không đổi theo đường thẳng. Tuy nhiên, trên thực tế, quả bóng cuối cùng sẽ dừng lại do các ngoại lực như ma sát và lực cản của không khí tác dụng lên nó. Nếu không có những lực này, quả bóng sẽ lăn vô thời hạn.
Quán tính tỉ lệ thuận với khối lượng của vật. Điều này có nghĩa là những vật nặng hơn (những vật có khối lượng lớn hơn) chống lại sự thay đổi chuyển động của chúng nhiều hơn những vật nhẹ hơn. Chúng ta có thể quan sát điều này trong cuộc sống hàng ngày:
Trong khi Định luật thứ nhất của Newton mô tả chuyển động khi không có ngoại lực, điều quan trọng là phải hiểu lực ảnh hưởng đến chuyển động như thế nào. Một lực có thể làm cho một vật đang đứng yên bắt đầu chuyển động, làm thay đổi hướng của một vật đang chuyển động hoặc làm cho một vật không chuyển động được nữa. Ví dụ về các lực bên ngoài bao gồm trọng lực, ma sát và lực tác dụng.
Lực ma sát là lực cản lại chuyển động. Nó hoạt động theo hướng ngược lại với chuyển động của vật thể và cuối cùng dừng nó lại. Ma sát giải thích tại sao các vật không tiếp tục chuyển động vô thời hạn và tại sao chúng ta dùng phanh để dừng xe.
Để xem Định luật thứ nhất của Newton hoạt động như thế nào, hãy thử thí nghiệm đơn giản này ở nhà. Đặt một cuốn sách trên một chiếc bàn phẳng. Đẩy cuốn sách nhẹ nhàng và quan sát xem nó chuyển động như thế nào rồi dừng lại. Lực đẩy là ngoại lực làm cuốn sách chuyển từ trạng thái đứng yên sang chuyển động. Sở dĩ quyển sách dừng lại là do ma sát giữa quyển sách và mặt bàn.
Để trình diễn ấn tượng hơn, hãy sử dụng khăn trải bàn và một số đồ vật như đĩa và ly. Nhanh chóng kéo khăn trải bàn từ dưới đồ vật. Nếu thực hiện đúng, các vật thể sẽ giữ nguyên vị trí trong thời gian ngắn do quán tính. Thí nghiệm này chứng tỏ các vật chống lại sự thay đổi chuyển động của chúng như thế nào.
Định luật thứ nhất của Newton có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày và trong công nghệ:
Định luật chuyển động thứ nhất của Newton cung cấp sự hiểu biết cơ bản về các lực tác động trong các hành động và sự kiện hàng ngày. Nó giải thích hành vi của các vật thể đứng yên và chuyển động, giới thiệu khái niệm quán tính và chứng minh tác dụng của các ngoại lực. Bằng cách nghiên cứu và tuân thủ quy luật này, chúng ta có được cái nhìn sâu sắc về cơ chế của thế giới xung quanh mình.
