牛頓第一運動定理,簡稱牛頓第一定理。又稱慣性定理、惰性定理。常見的完整敘述:任何物體都要保持勻速直線運動或靜止狀態,直至外力促使它改變運動狀態為止。
牛頓第一運動定理
內容:任何物體都保持靜止或勻速直線運動的狀態,直至遭到其它物體的斥力促使它改變這些狀態為止。
說明:物體都有維持靜止和作勻速直線運動的趨勢,因而物體的運動狀態是由它的運動速率決定的,沒有外力,它的運動狀態是不會改變的。物體的這些性質稱為慣性。所以牛頓第一定理合稱為慣性定理。
第一定理也揭示了力的概念。明晰了力是物體間的互相作用,強調了是力改變了物體的運動狀態。由于加速度是描寫物體運動狀態的變化,所以力是和加速度相聯系的,而不是和速率相聯系的。在日常生活中不注意這點,常常容易形成錯覺。
注意:牛頓第一定理并不是在所有的參照系里都組建,實際上它只在慣性參照系里才創立。為此經常把牛頓第一定理是否創立,作為一個參照系是否慣性參照系的判據。
牛頓第一定理的意義
確切的描述了力和運動的關系。由牛頓第一定理我們可以看出,沒有力的時侯,物體可以做勻速直線運動,所以,力不是維持運動的緣由,或則說牛頓第一定律是,勻速直線運動不須要力來維持。另一方面,它也說明,假若物體遭到不為零的合外力的作用,它將不能保持靜止或勻速直線運動,也就說明了力是改變物體運動狀態的緣由。因而力和運動的關系可以描述為:力是改變物體運動狀態的緣由,而不是維持運動的緣由。
發展過程如下
伽利略的研究和科學想像
同一貨車從同一斜面上的同一位置由靜止開始滑下,(這是為了保證每次貨車抵達水平面時有相同的速率)。第一次在水平面上鋪上浴巾,貨車在浴巾上滑行很短的距離就停下了;第二次在水平面鋪上較光滑的麻布,貨車在麻布上滑行的距離較遠;第三次是光滑的木板,貨車滑行的距離最遠。
伽利略覺得,是平面對貨車的阻力使貨車停下,平面越光滑貨車滑行就越遠。表明阻力越小牛頓第一定律是,貨車滑行就越遠.伽利略科學地想像:要是能找到一塊非常光滑的平面,阻力為零,貨車的滑行速率將不會減低。
笛卡爾的補充
笛卡爾等人又在伽利略研究的基礎上進行了更深入的研究,他覺得:假如運動物體,不受任何力的作用,除了速率大小不變,但是運動方向也不會變,將沿原先的方向勻速運動下去。
牛頓的偉大貢獻
日本的偉大科學家牛頓,總結了伽利略等人的研究成果;因而概括出一條重要的數學定理:一切物體在沒有遭到力的作用的時侯,總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態。這就是牛頓第一定理。