Первый закон Ньютона (закон инерции) описывает поведение тел, на которые не действуют внешние силы или действия этих сил скомпенсированы. Формулировка Существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых тела сохраняют свою скорость неизменной (в том числе равной нулю), если на них не действуют силы или действие сил скомпенсировано. Математическое выражение Поскольку первый закон Ньютона является качественным утверждением о существовании инерциальных систем отсчета, он не имеет одной строгой «расчетной» формулы в привычном виде. Однако его математическую суть выражают через условие равновесия: Где:
- — векторная сумма всех сил, действующих на тело (равнодействующая сила). — вектор скорости тела. — константа (величина и направление скорости не меняются).
Это означает два возможных состояния тела:
- Покой: если , тело продолжает покоиться. Равномерное прямолинейное движение: если , тело продолжает двигаться с той же скоростью по той же прямой.
Основные понятия
- Инерция — свойство тел сохранять свою скорость при отсутствии внешних воздействий.
- Инерциальная система отсчета (ИСО) — система отсчета, в которой выполняется данный закон. В земных условиях за ИСО часто принимают Землю, хотя строго говоря, из-за вращения она таковой не является.
- Скомпенсированность сил — состояние, при котором векторная сумма всех приложенных к телу сил равна нулю.
Пример применения Если книга лежит на столе, на нее действуют сила тяжести (вниз) и сила реакции опоры (вверх). Поскольку эти силы равны по модулю и противоположны по направлению ( ), книга сохраняет состояние покоя ( ) относительно комнаты. Я могу составить для вас таблицу с различиями между первым, вторым и третьим законами Ньютона или разобрать примеры задач на инерциальные системы отсчета.