Pierwsza zasada dynamiki Newtona, znana również jako zasada bezwładności, stanowi fundament współczesnej mechaniki. Została sformułowana przez Isaaca Newtona w XVII wieku i od tego czasu jest ważnym elementem w rozumieniu ruchu ciał oraz ich interakcji. Zasada ta głosi, że jeśli na ciało nie działają zewnętrzne siły, to pozostaje ono w stanie spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym. Zasada ta jest nie tylko teoretycznym punktem wyjścia dla wielu zjawisk fizycznych, ale również ma istotne zastosowania w codziennym życiu oraz technologii. Od gry w piłkę, przez jazdę samochodem, aż po skomplikowane systemy mechaniczne – wszędzie tam, gdzie mamy do czynienia z ruchem, zasada bezwładności odgrywa główną rolę. W artykule poznasz więcej przykładów oraz dokładnie wytłumaczymy Ci tę zasadę.
1. zasada dynamiki Newtona – wytłumaczenie i przykłady
Zasady dynamiki Newtona
Zasady dynamiki Newtona, znane również jako trzy zasady ruchu Newtona, są podstawowymi regułami opisującymi zachowanie obiektów w ruchu w kontekście mechaniki klasycznej. Prezentują się następująco:
-
Pierwsza zasada dynamiki (zasada bezwładności) – obiekt pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem prostoliniowym jednostajnym, dopóki nie zadziała na niego siła wypadkowa działająca z zewnątrz, a układ odniesienia jest nieruchomy. Oznacza to, że jeżeli suma sił działających na obiekt jest równa zeru, to obiekt nie zmienia swojego stanu ruchu. Czym jest ruch prostoliniowy jednostajny? To ruch, którego torem jest prosta, a ciało w takich samych odcinkach czasu przebywa taką samą drogę.
-
Druga zasada dynamiki Newtona (zasada akcji i reakcji) – przyrost pędu obiektu jest proporcjonalny do działającej na niego siły i odbywa się w kierunku tej siły.
-
Trzecia zasada dynamiki (zasada akcji i reakcji) – oddziaływanie dwóch ciał jest zawsze wzajemne. Oznacza to, że jeśli obiekt A wywiera siłę na obiekt B, to obiekt B wywiera siłę tej samej wielkości, ale w przeciwnym kierunku, na obiekt A.
Te zasady stanowią podstawę klasycznej mechaniki i są niezbędne dla zrozumienia ruchu oraz interakcji pomiędzy obiektami.
Pierwsza zasada dynamiki Newtona – co oznacza?
Pierwsza zasada dynamiki Newtona, znana również jako zasada bezwładności, stwierdza, że każdy obiekt pozostaje w stanie spoczynku lub w ruchu prostoliniowym ze stałą prędkością, o ile nie działa na niego zewnętrzna siła. Oznacza to, że jeśli na ciało nie działają żadne siły (lub siły się równoważą), to nie zmienia ono swojego stanu ruchu.
Co oznacza ta zasada w praktyce?
-
Stan spoczynku – jeśli ciało pozostaje w spoczynku (nie rusza się), pozostanie w tym stanie, chyba że jakaś siła zewnętrzna spowoduje jego ruch. Przykład: Wyobraźmy sobie książkę leżącą na stole. Na książkę działają dwie siły: siła grawitacji (ciągnąca ją w dół) oraz siła reakcji podłoża (odpychająca ją w górę). Obie te siły są równe i przeciwnie skierowane, co sprawia, że siła wypadkowa wynosi zero. W związku z tym książka pozostaje w spoczynku, dopóki ktoś jej nie przesunie.
-
Ruch jednostajny – jeśli ciało porusza się ze stałą prędkością (ruchem jednostajnym prostoliniowym), będzie kontynuować ten ruch w linii prostej z tą samą prędkością, chyba że jakaś siła (np. opór powietrza, tarcie) wpłynie na nie i zmieni jego prędkość lub kierunek. Na przykład, samochód poruszający się po autostradzie z prędkością 100 km/h (tempomat) będzie kontynuował ten ruch, dopóki nie wciśnie się hamulca lub nie natrafi na przeszkodę.
Zasada bezwładności wprowadza pojęcie masy, ponieważ to właśnie masa obiektu decyduje o jego oporze wobec zmiany stanu ruchu. Im większa masa, tym więcej siły potrzebujemy, aby wpłynąć na ruch obiektu.
Przykłady na pierwszą zasadę dynamiki Newtona
Zasada bezwładności stwierdza, że ciało pozostaje w stanie spoczynku lub w ruchu prostoliniowym jednostajnym, dopóki nie zostaną zastosowanie wobec niego siły działające z zewnątrz. Oto kilka przykładów ilustrujących tę zasadę:
- stół – książka leżąca na stole pozostaje w spoczynku, dopóki nie zostanie na nią wywarta zewnętrzna siła, np. czyjaś ręka, która ją przesuwa;
- samochód – gdy samochód jedzie z równomierną prędkością po prostym odcinku drogi, pasażerowie odczuwają stan bezwładności. Jednak gdy kierowca nagle hamuje, pasażerowie przesuwają się do przodu – to przykład działania zewnętrznej siły (hamulców);
- rowerzysta – kiedy rowerzysta przestaje pedałować, rower kontynuuje jazdę prosto, aż napotka opór powietrza lub tarcie na drodze (siła tarcia), które go spowolni.
Pierwsza zasada dynamiki Newtona – wiedza w pigułce
Pierwsza zasada dynamiki Newtona, znana również jako zasada bezwładności, głosi:
„Ciało pozostaje w spoczynku lub w ruchu prostoliniowym jednostajnym, dopóki nie zadziała na nie zewnętrzna siła”
W skrócie można powiedzieć, że na te zasadę składają się:
- Stałość ruchu – obiekty mają tendencję do utrzymywania swojego stanu ruchu – będą się poruszać w linii prostej z jednorodną prędkością, jeśli nie działają na nie żadne siły zewnętrzne.
- Spoczynek – obiekty, które są w spoczynku, pozostaną w tym stanie, chyba że zewnętrzna siła spowoduje ich ruch.
- Bezwładność – stopień trudności zmian stanu ruchu obiektu nazywa się bezwładnością. Im większa masa obiektu, tym większa siła jest potrzebna, aby zmienić jego stan ruchu. Przykładem może być autobus, który nagle hamuje: pasażerowie, na skutek bezwładności, będą mieli tendencję do przesuwania się do przodu.
Bibliografia
- Zasady dynamiki Newtona – Leszek Bober. Fizyka z pasja!.
- Zasady dynamiki Newtona. Przykłady, zadania. Fizyka na luzie.
- Pierwsza zasada dynamiki | Pi-stacja.
Komentarze i opinie (0)