Формулювання першого закону Ньютона. Існують такі системи відліку, щодо яких тіло зберігає стан спокою або стан рівномірного прямолінійного руху, якщо на нього не діють інші тіла або дія інших тіл компенсується.
Опис першого закону Ньютона
Наприклад, кулька на нитці висить в спокої, тому що сила тяжіння компенсується силою натягу нитки.
Перший закон Ньютона виконується тільки в інерційних системах відліку. Наприклад, тіла, що знаходяться в спокої в салоні літака, який рухається рівномірно, можуть прийти в рух без будь-якого впливу на них інших тіл, якщо літак почне маневрувати. У транспорті при різкому гальмуванні пасажири падають, хоча ніхто їх не штовхає.
Перший закон Ньютона показує, що стан спокою і стан рівномірного прямолінійного руху не вимагають для свого підтримання зовнішніх впливів. Властивість вільного тіла зберігати швидкість постійною називається інерцією. Тому перший закон Ньютона називають ще законом інерції. Рівномірний прямолінійний рух вільного тіла називається рухом по інерції.
Перший закон Ньютона містить два важливих твердження:
- всі тіла мають властивість інерції;
- інерціальні системи відліку існують.
Слід пам'ятати, що в першому законі Ньютона мова йде про тіла, які можуть бути прийняті за матеріальні точки.
Закон інерції зовсім не очевидна, як це може здатися на перший погляд. З його відкриттям було покінчено з одним давнім помилкою. До цього протягом століть вважалося, що при відсутності зовнішніх впливів на тіло воно може перебувати тільки в стані спокою, що спокій - це як би природний стан тіла. Для руху же тіла з постійною швидкістю необхідно, щоб на нього діяло інше тіло. Здавалося, що це підтверджував повсякденний досвід: для того, щоб віз рухалася з постійною швидкістю, її повинна весь час тягнути коня; щоб стіл рухався по підлозі, його потрібно безперервно тягнути або штовхати і т. д. Галілео Галілей був першим, хто вказав, що це невірно, що при відсутності зовнішнього впливу тіло може не тільки спочивати, а й рухатися прямолінійно і рівномірно. Прямолінійний і рівномірний рух є, отже, таким же «природним» станом тіл, як і спокій. Фактично перший закон Ньютона говорить про те, що немає різниці між спокоєм тіла і рівномірним прямолінійним рухом.
Перевірити досвідченим шляхом закон інерції неможливо, тому що неможливо створити такі умови, при яких би тіло було вільним від зовнішніх впливів. Однак, завжди можна простежити зворотне. В будь-якому випадку. коли тіло змінює швидкість або напрямок свого руху, завжди можна знайти причину - силу, яка викликала цю зміну.
Приклади розв'язання задач
Дії яких тіл компенсуються в наступних випадках: а) підводний човен покоїться в товщі води; б) підводний човен лежить на твердому дні?