于1687年,荷蘭數學泰斗艾薩克·牛頓在專著《自然哲學的物理原理》里,提出了牛頓運動定理。牛頓第一運動定理就是其中一條定理。
牛頓第一運動定理('sfirstlawof)表明,除非有外力施加牛頓第一運動定律是,物體的運動速率不會改變。依據該定理,假定沒有任何外力施加或所施加的外力之和為零,則運動中物體總保持勻速直線運動狀態,靜止物體總保持靜止狀態。物體所顯示出的維持運動狀態不變的這性質稱為慣性。所以,該定理又稱為慣性定理。物體的慣性與其質量有關。
抒發形式
牛頓
牛頓第一運動定理的通常抒發形式為:
每一個物體就會堅持它的靜止狀態或沿仍然線做勻速的運動,除非此物體遭到力促使它改變原有的狀態。
這定理陳述:如凈力(作用在一個物體上所有力的向量和)等于零,則這個物體的速率是一個常數。
結果是:
1.一個原先靜止的物感受保留在靜止狀態。除非有一凈外力對它作用。
2.一個運動的物體,不會改變它的速率;除非有一凈外力對它作用。
適用范圍
1.牛頓把他的運動定理構建在一個稱為慣性座標系中,而任何參考座標系相對慣性座標系作勻速運動的也是慣性座標系。為此,牛頓定理只在慣性座標系中有效。
2.物體的運動速率要比光速小得多。
3.宏觀物體。
獨立性
牛頓第一定理是完全獨立的基本定理,它的獨立性表現在:
1、確定了慣性參考系并引出了邏輯循環論證,這是公理體系的表現,任何學科的第一命題都要具有此特點。
2、指出了任何物體都具有慣性,完善的慣性概念。
3、它的否命題闡明出力的概念,力是物體對物體的作用,力使物體的運動狀態發生變化。
4、是牛頓第二定理的基礎,首先,牛頓第一定理為第二定理打算了概念(力、慣性質量、慣性系)并定性闡述力和運動的關系;其次,第一定理主要說明物體不受外力作用時的運動狀態。不受外力作用和物體所受外力矢量和為零不是一碼事,因而不能把牛頓第一定理當作牛頓第二定理在F=0時的特殊情況。
綜上所述,牛頓第一定理是完全獨立的基本定理,用其解決的問題,別任何規律都未能解決,第二、第三定理根本不能代替第一定理。
產生過程
牛頓第一定理是伽利略慣性概念的敘說。亞里斯多德有這樣的觀點;宇宙中所有物體都有一自然的位置,重物如,巖石愿在月球上靜止,而輕物,如煙愿在天空中靜止。行星愿在天空中逗留。他想,物體靜止是它的自然狀態。如要一物體沿仍然線作直線運動,則要有一連續的外力推它。否則,它會停止運動。
伽利略對亞里斯多德對關于宇宙的描述存有許多問體和懷疑。自己做了許多斜面落體實驗,從這種實驗結果,伽利略得出慣性的概念如下:一個物體不會自發地去改變它的速率牛頓第一運動定律是,如一個物體原先作直線勻速運動,它會繼續沿原直線的方向勻速運動,除非它遭到另外力的作用。假如一個物體,原先是靜止的,它會繼續靜止。物體的這些性質,稱為慣性。牛頓敘說了伽利略慣性的定義;而成為他的運動第一定理。