牛頓第一定律,又稱慣性定律,是物理學中的基本定律之一。這個定律表述為:如果一個物體不受外力作用,那么它將保持靜止狀態或者勻速直線運動狀態。下面是一些關于牛頓第一定律的解釋:
1. 任何物體都保持靜止或勻速直線運動,直到受到其它物體的作用為止。
2. 力的作用是相互的,施力物體同時也是受力物體。
3. 力的測量是相對的,其數值取決于所選擇的參照物。
需要注意的是,這一定律并不適用于處于加速狀態的物體。牛頓第一定律為力學提供了基礎,并解釋了為何物體會在沒有受外力作用時保持靜止或勻速直線運動狀態。
題目:
一個靜止在光滑水平面上的小車,質量為20kg,一個人以10N的推力推動小車,小車在水平面上移動了5m。求:
a) 小車的加速度
b) 人的推力對小車做了多少功
c) 小車的動能增加了多少
d) 如果人突然停止推小車,小車將做什么運動?
解析:
a) 根據牛頓第一定律,在沒有外力的情況下,物體將保持靜止或勻速直線運動。在這個問題中,小車在推力作用下開始運動,所以它將繼續做勻速直線運動。因此,小車的加速度為零。
b) 根據功的公式 W = Fs,人的推力對小車做的功等于小車的動能增量。在這個問題中,已知推力為10N,位移為5m,所以人的推力對小車做的功為:
W = Fs = 10N 5m = 50J
delta E = 1/2 M (delta v)^2 = 50J
delta v = sqrt(2 delta E / M) = sqrt(2 50 / 20) m/s = 1m/s
所以,小車的動能增加了50J,速度變化了1m/s。
所以,這個例子很好地展示了牛頓第一定律的應用,它解釋了為什么小車在沒有外力的情況下會繼續做勻速直線運動,以及當外力消失時物體的運動狀態如何保持不變。