Physik

Beachten Sie die wiederholte Verwendung des Verbs „bleibt“. Wir können uns dieses Gesetz als Bewahrung des Status quo der Bewegung vorstellen.

Das erste Newtonsche Bewegungsgesetz widerspricht nicht unserer Erfahrung, sondern besagt, dass es eine Ursache geben muss (nämlich eine äußere Nettokraft), damit es zu einer Änderung der Geschwindigkeit kommt (entweder eine Änderung des Betrags oder der Richtung). Wir werden die externe Nettokraft im nächsten Abschnitt definieren. Ein Objekt, das über einen Tisch oder den Boden gleitet, wird aufgrund der Nettoreibungskraft, die auf das Objekt wirkt, langsamer. Wenn die Reibung verschwinden würde, würde das Objekt dann immer noch langsamer werden?

Das Konzept von Ursache und Wirkung ist entscheidend für die genaue Beschreibung der Vorgänge in verschiedenen Situationen. Betrachten Sie zum Beispiel, was mit einem Objekt passiert, das auf einer rauen, horizontalen Oberfläche gleitet. Das Objekt kommt schnell zum Stillstand. Wenn wir die Oberfläche mit Talkumpuder besprühen, um sie glatter zu machen, gleitet der Gegenstand weiter. Wenn wir die Oberfläche noch glatter machen, indem wir sie mit Schmieröl einreiben, gleitet der Gegenstand noch weiter. Wenn man von einer reibungsfreien Oberfläche ausgeht, kann man sich vorstellen, dass der Gegenstand unendlich lange in einer geraden Linie gleitet. Die Reibung ist also die Ursache für die Verlangsamung (in Übereinstimmung mit dem ersten Newtonschen Gesetz). Das Objekt würde überhaupt nicht langsamer werden, wenn die Reibung vollständig beseitigt wäre. Nehmen wir einen Air-Hockey-Tisch. Wenn die Luft abgestellt ist, gleitet der Puck nur eine kurze Strecke, bevor er durch Reibung zum Stillstand kommt. Wenn die Luft jedoch eingeschaltet ist, entsteht eine nahezu reibungsfreie Oberfläche, und der Puck gleitet über weite Strecken, ohne langsamer zu werden. Außerdem können wir, wenn wir genug über die Reibung wissen, genau vorhersagen, wie schnell das Objekt verlangsamt wird. Reibung ist eine äußere Kraft.

Newtons erstes Gesetz ist völlig allgemein und kann auf alles angewendet werden, von einem Gegenstand, der auf einem Tisch gleitet, über einen Satelliten in der Umlaufbahn bis hin zu Blut, das vom Herzen gepumpt wird. Experimente haben gründlich bewiesen, dass jede Änderung der Geschwindigkeit (Geschwindigkeit oder Richtung) durch eine äußere Kraft verursacht werden muss. Der Gedanke allgemein gültiger oder universeller Gesetze ist nicht nur hier wichtig – er ist ein grundlegendes Merkmal aller Gesetze der Physik. Das Erkennen dieser Gesetze ist wie das Erkennen von Mustern in der Natur, aus denen weitere Muster entdeckt werden können. Das Genie von Galilei, der die Idee für das erste Gesetz entwickelte, und Newton, der sie präzisierte, bestand darin, die grundlegende Frage zu stellen: „Was ist die Ursache?“ Das Denken in Begriffen von Ursache und Wirkung ist eine Weltanschauung, die sich grundlegend von der typisch altgriechischen Herangehensweise unterscheidet, bei der Fragen wie „Warum hat ein Tiger Streifen?“ in aristotelischer Manier mit „Das liegt in der Natur des Tieres“ beantwortet worden wären. Das ist vielleicht wahr, aber keine nützliche Erkenntnis.

Masse

Die Eigenschaft eines Körpers, in Ruhe zu bleiben oder sich mit konstanter Geschwindigkeit zu bewegen, wird Trägheit genannt. Das erste Newtonsche Gesetz wird oft als Trägheitsgesetz bezeichnet. Wie wir aus Erfahrung wissen, haben einige Objekte eine größere Trägheit als andere. Es ist offensichtlich schwieriger, die Bewegung eines großen Felsblocks zu ändern als die eines Basketballs zum Beispiel. Die Trägheit eines Objekts wird durch seine Masse gemessen. Grob gesagt, ist die Masse ein Maß für die Menge an „Stoff“ (oder Materie) in einem Gegenstand. Die Menge der Materie in einem Gegenstand wird durch die Anzahl der Atome und Moleküle der verschiedenen Arten bestimmt, die er enthält. Im Gegensatz zum Gewicht variiert die Masse nicht mit dem Ort. Die Masse eines Objekts ist auf der Erde, in der Umlaufbahn oder auf der Oberfläche des Mondes gleich. In der Praxis ist es sehr schwierig, alle Atome und Moleküle in einem Objekt zu zählen und zu identifizieren, daher werden Massen nicht oft auf diese Weise bestimmt. In der Praxis werden die Massen von Objekten durch den Vergleich mit dem Standardkilogramm bestimmt.