- Кому вообще это надо?!
от падения на велосипеде до полета в космос :)
Изучая законы физики и математики учеников часто возмущает не то, что они сложны, а то, что они вообще непонятны. И непонятно также, для чего они открыты или придуманы. Такая ситуация с Первым законом Ньютона. Который, вообще-то, очень крут. Если разобраться. :)
Попробуем?
Итак, как звучит этот закон? Вот современная формулировка:
Существуют такие системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых материальные точки, когда на них не действуют никакие силы (или действуют силы взаимно уравновешенные), находятся в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения.
А вот формулировка, как ее записал сам Ньютон почти 340 лет назад в 1687 году:
Всякое тело продолжает удерживаться в своём состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние.
Я бы сказал чуть по-другому, ближе к современной версии:
Существуют такие (инерциальные) системы отсчета, в которых тела (материальные точки) при отсутствии внешних сил, или при их равенстве нулю, либо движутся прямолинейно и равномерно, либо покоятся.
Возможно, если вы проницательны, то сразу возразите: "Так такого вообще не бывает, чтобы силы были равны нулю!" И будете правы. Чтобы определить, скомпенсированы ли все силы, требуется учесть вообще все силы во Вселенной. Мы этого никогда не сделаем.
Однако с достаточной долей точности мы можем во многих случаях считать выбранную нами систему инерциальной.
Например, если вы едете на велосипеде по проселочной дороге и наслаждаетесь видами, вас не выворачивает с дороги сила Кориолиса или сила гравитации Солнца. Хотя они присутствуют. Но крайне незначительны для данной ситуации. Получается, что ваша поездка будет определяться лишь силами тяжести, реакции дороги, трения, сопротивления воздуха и мускульной силы, преобразуемой в силу тяги.
Можно перефразировать этот закон несколько иначе.
Если тела при отсутствии внешних сил (возможно, кажущемся) выходят из состояния покоя или равномерного прямолинейного движения, значит вы наблюдаете за этими телами из не-инерциальной системы отсчета.
Понимаете?
Например, вы спокойно смотрите из иллюминатора самолета на аэропорт и окружающий пейзаж, и вдруг земля сама начинает двигаться... назад! Со всеми постройками, деревьями, техникой... Но ведь на Землю в целом не действует какая-то сила, чтобы "выкрутить" ее из-под вашего самолета! Вы-то сидите спокойно, никого не трогаете. А объяснение простое - вы находитесь в этот момент в не-инерциальной системе отсчета. Вот и все.
Если резюмировать, то Первый Закон Ньютона определяет рамки применимости двух остальных законов, а также других законов кинематики и динамики. Внутри этих рамок мы можем использовать все законы без дополнительных оговорок и уточнений.
А вот если "что-то пошло не так", и мы оказались в неинерциальной системе отсчета, то законами пользоватсья можно, но осторожно :) Приходится эту не-инерциальность дополнительно учитывать, например, вводить так называемые "силы инерции".
Вот такая история с этим законом.
Когда становится понятно, зачем он нужен, он уже не так странен, как реньше, верно? :)
Кстати, вопрос на засыпку: "Орбитальное движение спутника - это движение по инерции? Или не совсем?" :)
На этом все.
- Если что-то объяснил непонятно, если чего-то не хватило в этой истории или у вас остались вопросы, пишите в комментариях. С радостью отвечу.
- И также можете поделиться, что понравилось в этом объяснении? Что в нем можно улучшить?
Желаю во всем успехов, и до новых встреч!