Physics

Let op het herhaalde gebruik van het werkwoord “blijft”. We kunnen deze wet opvatten als het handhaven van de status-quo van beweging.

In plaats van onze ervaring tegen te spreken, stelt Newtons eerste bewegingswet dat er een oorzaak moet zijn (namelijk een netto externe kracht) voordat er een verandering in snelheid kan optreden (hetzij een verandering in grootte of in richting). We zullen de netto externe kracht in de volgende sectie definiëren. Een voorwerp dat over een tafel of vloer glijdt, gaat langzamer ten gevolge van de netto wrijvingskracht die op het voorwerp werkt. Als de wrijving zou verdwijnen, zou het voorwerp dan nog steeds langzamer gaan?

Het idee van oorzaak en gevolg is van cruciaal belang om nauwkeurig te kunnen beschrijven wat er in verschillende situaties gebeurt. Denk bijvoorbeeld aan wat er gebeurt met een voorwerp dat over een ruw horizontaal oppervlak glijdt. Het voorwerp komt snel tot stilstand. Als we het oppervlak met talkpoeder besproeien om het gladder te maken, glijdt het voorwerp verder. Als we het oppervlak nog gladder maken door er smeerolie op te wrijven, glijdt het voorwerp nog verder. Extrapolerend naar een wrijvingsloos oppervlak, kunnen we ons voorstellen dat het voorwerp oneindig in een rechte lijn glijdt. Wrijving is dus de oorzaak van de vertraging (in overeenstemming met de eerste wet van Newton). Het voorwerp zou helemaal niet langzamer worden als de wrijving volledig zou zijn opgeheven. Neem een air hockey tafel. Wanneer de lucht is uitgeschakeld, glijdt de puck slechts een korte afstand voordat hij door de wrijving tot stilstand komt. Als de lucht echter wordt aangezet, ontstaat er een oppervlak zonder wrijving en glijdt de puck over lange afstanden zonder langzamer te gaan. Bovendien, als we genoeg weten over de wrijving, kunnen we nauwkeurig voorspellen hoe snel het voorwerp zal vertragen. Wrijving is een externe kracht.

De eerste wet van Newton is volkomen algemeen en kan worden toegepast op alles, van een voorwerp dat over een tafel glijdt tot een satelliet in een baan om de aarde tot bloed dat uit het hart wordt gepompt. Experimenten hebben grondig geverifieerd dat elke verandering in snelheid (snelheid of richting) moet worden veroorzaakt door een externe kracht. Het idee van algemeen geldende of universele wetten is niet alleen hier van belang – het is een basiskenmerk van alle natuurkundige wetten. Het identificeren van deze wetten is als het herkennen van patronen in de natuur waaruit verdere patronen kunnen worden ontdekt. Het genie van Galileo, die als eerste het idee voor de eerste wet ontwikkelde, en van Newton, die dit idee verduidelijkte, was de fundamentele vraag te stellen: “Wat is de oorzaak?” Denken in termen van oorzaak en gevolg is een wereldbeeld dat fundamenteel verschilt van de typisch Griekse benadering in de oudheid, toen vragen als “Waarom heeft een tijger strepen?” op Aristotelische wijze zouden zijn beantwoord met: “Dat is de aard van het beest.”

Massa

De eigenschap van een lichaam om in rust te blijven of met constante snelheid in beweging te blijven wordt traagheid genoemd. De eerste wet van Newton wordt vaak de wet van de traagheid genoemd. Zoals we uit ervaring weten, hebben sommige voorwerpen meer traagheid dan andere. Het is duidelijk moeilijker om de beweging van een groot rotsblok te veranderen dan die van een basketbal, bijvoorbeeld. De traagheid van een voorwerp wordt gemeten aan de hand van zijn massa. Grofweg is massa een maat voor de hoeveelheid “spul” (of materie) in iets. De hoeveelheid of hoeveelheid materie in een voorwerp wordt bepaald door het aantal atomen en moleculen van verschillende soorten die het bevat. In tegenstelling tot gewicht, varieert massa niet met de plaats. De massa van een voorwerp is hetzelfde op aarde, in een baan om de aarde of op het oppervlak van de maan. In de praktijk is het erg moeilijk om alle atomen en moleculen in een voorwerp te tellen en te identificeren, dus worden massa’s niet vaak op deze manier bepaald. Operationeel worden de massa’s van voorwerpen bepaald door vergelijking met de standaard kilogram.