Mere om Newtons første lov om bevægelse

I denne video vil jeg snakke om Newtons første lov om bevægelse. Dette er en oversættelse af Newtons "principia" fra latin til engelsk Så, den første lov: Ethvert legeme vil i hvile eller i bevægelse med konstant hast Forblive i dette stadie eller bevæge sig med uændret hastighed, såfremt ingen kræfter påvirker legemet Så, en anden måde at tolke dette på er: Alt vil forblive i hvile. Eller bevæge sig med en konstant hastighed. Medmindre dette legeme bliver påvirket af en kraft. Specielt en ubalanceret kraft. Dette kommer jeg ind på om lidt. Så hvis jeg har noget der er fuldstændig i hvile. Så jeg har en, det her er noget vi har set før. Så lad os sige jeg har en sten et sted. Og den lægger på noget græs. Jeg kan blive ved med at iagttage den sten. Og det er højest usandsynligt at den vil flytte sig. Hvis vi antager at intet sker med stenen. Hvis ingen kræfter påvirker stenen, vil stenen blive hvor den er. Den første del er rimelig logisk. Så ethvert upåvirket legeme vil forblive i hvile. Medmindre en kraft påvirker legemet. Så, logisk nok vil stenen forblive i hvile. Medmindre en kraft påvirker legemet. For eksempel hvis én forsøger at skubbe til stenen. Rulle den, eller gøre noget andet ved stenen. Hvad der er mindre logisk ved den første lov, er den anden del. Ethvert legeme vil forblive i sit stadie. Enten i hvile eller i konstant bevægelse, fremadrettet. Medmindre igen, at en kraft vil påvirke legemet. Så, Newtons første lov. Jeg vil faktisk lige gå lidt fra den lige nu. Det her er Newton. Og hvis det her er Newtons lov, hvorfor har jeg så det store billede af ham fyren her? Grunden til det er. At Newtons første lov er en omskrivning af denne fyrs lov om inerti. Denne fyr, en anden pioneer indenfor civilisation. Det er Galileo Galilei. Og han var den første person til at formulere loven om inerti. Og Newton omskrev den en smule, det samme gjorde han ved de øvrige love. Men han gjorde iøvrigt mange mange andre ting. Så man skal egentlig give Galileo æren for Newtons første lov. Og det er derfor jeg gjorde billedet større her. Så vi forstår, at hvis noget er i hvile. Forbliver det i hvile medmindre en kraft påvirker dette legeme (objekt) Ved nogle definitioner står der "ubalanceret kraft" Og grunden til de siger ubalanceret er. At man kan have to kræfter der påvirker et legeme, og de kan udligne hinanden. For eksempel. Jeg kunne skubbe på denne side af stenen. Med en bestemt kraft. Og hvis du skubber på den anden side af stenen med den samme kraft. Vil stenen ikke bevæge sig. Og den eneste måde at få stenen til at flytte sig på. Det er hvis der skubbes mere på den ene side, end den anden. Altså, en ubalanceret kraft. Måske er stenen et dårligt eksempel, lad os tage is. For is er nemmere at flytte. Eller, is på is. Så her er der is. Og her en isblok ovenpå isen. Så igen er vi klar over at hvis ingen kræfter påvirker isblokken, vil den ikke flytte sig. Men hvad sker der hvis jeg skubber på den ene side af isblokken. Og du skubber på den anden side, med samme kraft? Så vil isblokken stadig ikke flytte sig. For det lige her, vil være en balanceret kraft. En balanceret kraft. Så den eneste måde at få isblokken til at ændre dens tilstand. Er at kraften er ubalanceret. Så hvis vi tilføjer en større kraft på venstre side end på højre. Så vil isblokken bevæge sig. Og accelerere i den retning hvor den største kraft bliver tilføjet. Men denne del virker ret logisk. Altså noget der er i hvile, vil forblive i hvile. Medmindre en ubalanceret kraft påvirker objektet. Hvad der er mindre logisk er. At noget der bevæger sig lige fremad (en konstant hastighed). Det han siger er, at objekter der har en konstant hastighed. Vil fortsætte med at have den hastighed. Medmindre objektet bliver påvirket af en ubalanceret kraft. Og det er mindre logisk. Fordi alt i vores menneskelige oplevelser. Hvis jeg skubbede til denne isblok med en ubalanceret kraft. Så vil den på et tidspunkt stoppe. Den vil ikke fortsætte for evigt, selvom is-fladen er uendelig lang. Isblokken vil på et tidspunkt stoppe. Eller hvis jeg kaster en tennisbold. Vil den tennisbold før eller siden stoppe. Den vil før eller siden ramme jorden eller blot stoppe. Hvis jeg ruller en bowling kugle, eller hvad som helst. Vi har aldrig set, ihvertfald i vores menneskelige liv. At noget fortsætter, uden at stoppe. Så denne påstand er meget ulogisk. At objekter med en konstant hastighed vil fortsætte uændret. Alt i den menneskelige verden siger. At hvis du vil have noget til at fortsætte i bevægelse. Så skal man tilføje kraft hele tiden, eller tilføre energi hele tiden. Netop for at holde objektet "igang". En bil vil ikke fortsætte for evigt medmindre motoren forbrænder brændstof. Så hvad snakker de om? I alle disse eksempler, og jeg tror dette giver en god forklaring. Alle disse ting ville være fortsat for evigt. Bolden ville være fortsat for evigt. Isblokken ville være fortsat for evigt. Bortset fra det faktum at der er ubalancerede kræfter som påvirker dem. Som får disse objekter til at stoppe. Så i tilfældet med isblokken, selvom blokken er på is. Er der stadig en friktion mellem blokken og iset. Og friktionen påvirker isblokken i den modsatte retning. Altså modsat retningen af bevægelsen. Friktion foregår på det atomare niveau. Så hvis du har et vandmolekyle i et krystalgitter, i isblokken. Og her et vandmolekyle i et krystalgitter, i is-fladen. Så gnider de molekyler op ad hinanden. Selvom de er glatter, er de ikke perfekte. De støder og gnider mod hinanden. Og producerer derved en lille smule varme. Og de vil automatisk arbejde mod bevægelsesretningen. Og friktionen udgør en kraft mod bevægelsesretningen. Udover det, er der vindmodstand. Isblokken vil ramle ind i en masse luftpartikler. Det er ikke sikkert den bliver påvirket meget. Men partiklerne vil forhindre isblokken i at fortsætte for evigt. Det samme gælder bolden som bliver kastet gennem luften. På et tidspunkt rammer den jorden. Dels fordi tyngdekraften påvirker den, så det er én kraft. Men selv når den rammer jorden. Så vil den ikke fortsætte med at rulle i al evighed. Dette skyldes igen friktionen. Hvis der er græs her. Så vil græsset forhindre bolden i at blive ved med at bevæge sig. Og selv når den er i luften vil den blive bremset. Den vil ikke have en konstant hastighed. Fordi man igen har alle de luftpartikler som vil ramme bolden. Og påvirke med en kraft på bolden, som vil bremse den. Så det der er fantastisk ved de fyre her, er. At de kunne forestille sig en virkelighed, uden tyngdekraft. Og ingen luft som bremsede ting. Og de kunne forestille sig at i den virkelighed. Der ville ting forblive i det stadie den givne ting befandt sig i. Og grunden til at Galileo var god til at forestille sig det var. Han studerede planeternes kredsløb. Og han tænkte at måske var der ingen luft derude. Og måske var det derfor planeterne kunne gå rundt og rundt i kredsløb. Og deres hastighed aldrig ændrer sig (det gør deres retning dog). Fordi der er intet i universet som bremser disse planeter. Jeg håber du fandt det ligeså fascinerende som jeg. Fordi på en måde er det virkelig logisk. Og på andre måder er det slet ikke. Specielt det med den konstante hastighed. For at skære det ud i pap. Hvis tyngdekraften forsvandt og du ingen luft havde. Og du kaster en bold. Så ville den bold bogstavelig talt fortsætte i den retning, for evigt. Medmindre at en ubalanceret kraft påvirker den, modsat bevægelsesretningen. Og en anden måde at forstå det på. Dette er et eksempel som du nok vil se i dagligdagen. Er, hvis jeg er i en flyvemaskine. Hvis jeg er i en flyvemaskine med en konstant hastighed. Og der er absolut ingen turbulens i flyvemaskinen. Så hvis jeg sidder i flyvemaskinen lige her. Og den har en konstant hastighed. Fuldstændig gnidningsfrit, ingen turbulens. Så vil jeg ikke være i stand til at føle om flyet bevæger sig eller ej. Uden at kigge ud af vinduet. Lad os antage der ingen vinduer er i flyvemaskinen. Den har en konstant hastighed og der er ingen turbulens. Og lad os sige jeg intet kan høre. Så jeg kan ikke engang høre motorerne. Der er ingen måde for mig at mærke om flyet bevæger sig. Fordi følelsen vil være den samme som at være i et fly som er i hvile. Og det er en anden måde at tolke det på. Det er ret logisk at følelsen er den samme. Mellem at være i hvile og bevægelse. For man kan ikke mærke forskel så længe ingen ubalancerede kræfter påvirker bevægelsesretningen.