Pierwsza zasada dynamiki Newtona

Pierwsza zasada dynamiki Newtona

Do podtrzymania ruchu nie jest potrzebne działanie siły. Gdyby nie opory ruchu, ciało raz wprawione w ruch poruszałoby się nieskończenie długo ruchem jednostajnym prostoliniowym.

Za przykład ciała, które porusza się, gdy nie działają na nie żadne siły, można uznać sondę kosmiczną, która opuściła Układ Słoneczny. Oczywiście nawet w takiej sytuacji na ten pojazd działają minimalne siły, ale są one tak znikome, że można je pominąć. Taka sonda może poruszać się wiele tysięcy lat, zanim zostanie pochwycona w oddziaływanie grawitacyjne jakiegoś ciała niebieskiego lub ulegnie kolizji z jakimś ciałem.

W codziennych sytuacjach zwykle na poruszające się ciało działają siły oporów ruchu. Dlatego aby utrzymać stałą prędkość, np. jadąc na rolkach, musimy stale się odpychać, a w samochodzie musi pracować silnik. Musi działać siła, która zrównoważy opory ruchu.

Może oczywiście być też tak, że na ciało działają różne siły, a ciało się nie porusza. Na przykład gdy dwie drużyny przeciągają linę. Lina nie będzie się przesuwać, gdy obie drużyny będą ją ciągnąć z taką samą siłą.

Powyższe sytuacje opisuje I zasada dynamiki Newtona:

 

 

Pierwszą zasadę dynamiki możemy ująć nieco inaczej.

Jeśli wypadkowa siła działająca na ciało jest równa zero, to:

• ciało, które spoczywało, będzie dalej spoczywać,

• ciało, które było w ruchu, będzie się nadal poruszać z niezmienną prędkością (nie będzie się zmieniać ani wartość, ani kierunek ani zwrot wektora prędkości).

 

Mówimy, że w powyżej opisanej sytuacji (wypadkowa działających na nie sił jest równa zero) ciało zachowuje się bezwładnie, a pierwszą zasadę dynamiki często nazywa się również zasadą bezwładności.

 

Bezwładność ciała

Czym w takim razie jest bezwładność ciała?

Z własnego doświadczenia, np. podczas pchania wózka z zakupami w supermarkecie, wiemy, że im większa masa wózka, tym trudniej wpłynąć na jego ruch. Na przykład gdy wózek na zakupy jest pusty, skręcamy i manewrujemy nim bardzo łatwo bez zwracania większej uwagi na tę czynność, a gdy jest wypełniony ciężkimi zakupami, musimy być bardziej skupieni, bo kierowanie wózkiem wymaga już sporej siły – znacznie łatwiej stracić nad nim panowanie i w coś lub w kogoś niechcący uderzyć.

Im cięży wózek, tym większa jego bezwładność i tym trudniej zmienić jego prędkość.

Możemy więc powiedzieć, że bezwładność to cecha ciała, która przejawia się w postaci jego „niechęci” do zmiany prędkości, i że zależy od masy ciała.

 

 

To właśnie z powodu bezwładności ludzie przewracają się w autobusie. Osoba w jadącym autobusie ma taką prędkość jak autobus. Gdy pojazd hamuje, siła tarcia między stopami a podłożem nie wystarcza, aby zahamował także pasażer. Ciało pasażera (poza stopami, na które działa siła tarcia) w trakcie hamowania „chce” się poruszać tak, jak się poruszało wcześniej – przemieszcza się względem hamującego pojazdu i człowiek się przewraca.