Zacznijmy! Zrozumienie Pierwszej Zasady Dynamiki Newtona, zwanej też Zasadą Bezwładności, jest prostsze niż myślisz.
Czym jest Bezwładność?
Wyobraź sobie piłkę leżącą na stole. Ona tam po prostu jest. Nie rusza się.
Piłka pozostanie w spoczynku, dopóki coś jej nie poruszy. Na przykład, Twój kopniak.
Teraz wyobraź sobie, że piłka toczy się po gładkiej podłodze. Czy zatrzyma się od razu?
Nie! Będzie się toczyć dalej, dopóki coś jej nie zatrzyma. Może tarcie podłogi, a może Twoja stopa.
To właśnie jest bezwładność. Ciała "chcą" pozostać w swoim stanie – albo w spoczynku, albo w ruchu jednostajnym prostoliniowym.
Pierwsza zasada dynamiki Newtona mówi dokładnie to. Że obiekt w spoczynku pozostaje w spoczynku. A obiekt w ruchu pozostaje w ruchu, z tą samą prędkością i w tym samym kierunku, chyba że działa na niego niezrównoważona siła.
Krótko mówiąc: rzeczy robią to, co robią, dopóki coś im nie przeszkodzi.
Przykłady z życia codziennego
Pomyśl o samochodzie. Gdy samochód jedzie, Ty też jedziesz razem z nim.
Nagle, kierowca gwałtownie hamuje. Co się dzieje?
Twoje ciało "chce" kontynuować ruch do przodu. Dlatego lecisz do przodu, dopóki pas bezpieczeństwa Cię nie zatrzyma.
To jest bezwładność w akcji! Twoje ciało "chciało" utrzymać swoją prędkość (prędkość samochodu) i kierunek.
Inny przykład: moneta leżąca na kartce papieru, którą gwałtownie pociągamy. Moneta spada do szklanki. Dlaczego? Moneta "chciała" pozostać w spoczynku.
Wyobraź sobie astronautę w kosmosie. Jeżeli astronauta odepchnie się od stacji kosmicznej, będzie się oddalał od niej w nieskończoność (pomijając oczywiście siłę grawitacji innych ciał niebieskich). Nie potrzebuje silnika, żeby się poruszać!
W kosmosie praktycznie nie ma oporu. Bezwładność działa w pełni.
Siła Niezrównoważona
Kluczowe jest pojęcie "siły niezrównoważonej". Co to oznacza?
Wyobraź sobie, że pchasz ciężki wózek w jedną stronę, a ktoś inny pcha go z taką samą siłą w przeciwną stronę.
Wózek się nie poruszy. Siły się równoważą. Siła wypadkowa wynosi zero.
Ale jeżeli Ty będziesz pchał mocniej, wózek zacznie się poruszać w Twoją stronę. Pojawiła się siła niezrównoważona.
To ta siła zmienia stan ruchu obiektu. To ona przyspiesza, zwalnia lub zmienia kierunek ruchu.
Wróćmy do piłki toczącej się po podłodze. Dlaczego ona w końcu się zatrzymuje?
Działa na nią tarcie. Tarcie to siła, która przeciwdziała ruchowi. Tarcie jest siłą niezrównoważoną, która zwalnia piłkę.
Gdyby nie było tarcia, piłka toczyłaby się w nieskończoność! (Tak jak astronauta w kosmosie).
Masa i Bezwładność
Im większa masa obiektu, tym większa jego bezwładność.
Spróbuj popchnąć lekki wózek na zakupy. Jest łatwo, prawda?
Teraz spróbuj popchnąć ciężką ciężarówkę. O wiele trudniej! Ciężarówka ma większą masę i większą bezwładność.
Potrzeba o wiele większej siły, żeby wprawić ciężarówkę w ruch lub żeby ją zatrzymać.
Masa jest miarą bezwładności. Im większa masa, tym trudniej zmienić stan ruchu.
Podsumowanie
Pierwsza zasada dynamiki Newtona mówi nam, że ciała "chcą" pozostać w swoim stanie ruchu. Spoczywające ciała pozostają w spoczynku, a ciała w ruchu poruszają się ze stałą prędkością po linii prostej, chyba że działa na nie siła niezrównoważona.
Bezwładność jest tym "oporom" na zmianę stanu ruchu.
Im większa masa obiektu, tym większa jego bezwładność.
Zapamiętaj przykłady: samochód hamujący, moneta spadająca do szklanki, astronauta w kosmosie.
Rozumiejąc Pierwszą Zasadę Dynamiki Newtona, lepiej zrozumiesz świat wokół siebie!
