1. Uvod
Jedan od najvažnijih zakona mehanike je prvi Njutnov zakon, poznat i kao zakon inercije. On objašnjava prirodnu težnju tela da zadrže svoje stanje kretanja ili mirovanja.
Primer iz svakodnevnog života je svemirska letelica Voyager 1, koja se već decenijama kreće kroz svemir bez dodatnog goriva – po principu inercije.
2. Formulacija zakona
Prvi Njutnov zakon glasi:
Svako telo zadržava stanje mirovanja ili ravnomernog pravolinijskog kretanja, sve dok ga neko drugo telo ne primora da to stanje promeni.
Drugim rečima:
- Ako na telo ne deluje sila, ono će ili mirovati, ili se kretati ravnomerno pravolinijski.
- Promena stanja kretanja (ubrzanje, usporavanje, skretanje) nastaje samo pod dejstvom spoljašnje sile.
3. Primeri iz svakodnevnog života
- Autobus koji naglo krene: putnici ostaju u stanju mirovanja, pa im se čini da ih nešto gura unazad.
- Autobus koji naglo zakoči: putnici nastavljaju kretanje unapred, jer žele da zadrže postojeće stanje kretanja.
- Guranje bicikla i kamiona: bicikl se lakše pokreće jer ima manju masu, dok kamion pruža veći otpor.
4. Masa kao mera inercije
Različita tela različito se opiru promeni kretanja. Ta osobina se naziva inercija.
- Masa je mera inercije tela.
- Što je masa veća, telo se teže pokreće ili zaustavlja.
Masa se definiše na dva načina:
- Inercijalna masa – mera otpora tela pri promeni kretanja.
- Gravitaciona masa – mera privlačenja tela u gravitacionom polju.
U fizici se pokazalo da su ove dve mase jednake po vrednosti.
5. Linearni moment (impuls)
Da bismo matematički opisali zakon inercije, uvodimo veličinu linearni moment ili impuls:
$ p = m \cdot v $
- $p$ – impuls tela
- $m$ – masa tela
- $v$ – brzina tela
Pošto je brzina vektorska veličina, i impuls je vektor istog pravca i smera.
6. Zakon inercije preko impulsa
Ako na telo ne deluje spoljašnja sila, njegov impuls se ne menja:
$\Delta p = 0$
Telo tada:
- miruje, ili
- se kreće ravnomerno pravolinijski.
Ako se impuls promeni ($\Delta p \neq 0$), uzrok je delovanje spoljašnje sile. O tome detaljnije govori drugi Njutnov zakon.
7. Zaključak
Prvi Njutnov zakon objašnjava osnovnu prirodnu težnju tela da zadrže svoje stanje kretanja ili mirovanja.
- Masa je mera inercije.
- Impuls objedinjuje informaciju o masi i brzini.
- Promena impulsa ukazuje na delovanje spoljašnje sile.
Ovaj zakon je temelj razumevanja dinamike i osnova za sve ostale Njutnove zakone.
- Objasni zašto putnici u autobusu imaju osećaj da ih „gura“ kada autobus naglo krene ili naglo zakoči.
- Izračunaj impuls bicikla mase $m = 15 , kg$ koji se kreće brzinom $v = 5 , m/s$.
- Uporedi impuls kamiona mase $m = 2000 , kg$ koji se kreće brzinom $v = 20 , m/s$ sa impulsom bicikla iz prethodnog zadatka.
- Objasni zašto svemirska letelica nastavlja da se kreće iako više ne koristi gorivo.