Fysik

Bemärk den upprepade användningen av verbet ”förblir”. Vi kan tänka oss att denna lag bevarar rörelsens status quo.

Snarare än att motsäga vår erfarenhet, säger Newtons första rörelselag att det måste finnas en orsak (som är en yttre nettokraft) för att det ska ske någon förändring av hastigheten (antingen en förändring i storlek eller riktning). Vi kommer att definiera yttre nettokraft i nästa avsnitt. Ett föremål som glider över ett bord eller golv saktar ner på grund av den nettokraft av friktion som verkar på föremålet. Om friktionen försvann, skulle föremålet fortfarande sakta ner?

Tanken om orsak och verkan är avgörande för att korrekt beskriva vad som händer i olika situationer. Tänk till exempel på vad som händer med ett föremål som glider längs en ojämn horisontell yta. Föremålet stannar snabbt till. Om vi besprutar ytan med talkpulver för att göra ytan jämnare glider föremålet längre. Om vi gör ytan ännu jämnare genom att gnugga smörjolja på den, glider föremålet ännu längre. Om vi extrapolerar till en friktionsfri yta kan vi föreställa oss att föremålet glider i en rak linje i all oändlighet. Friktion är alltså orsaken till att glidet blir långsammare (i enlighet med Newtons första lag). Föremålet skulle inte sakta ner alls om friktionen helt försvann. Tänk på ett airhockeybord. När luften stängs av glider pucken bara en kort sträcka innan friktionen bromsar den till ett stopp. Men när luften är påslagen skapar den en nästan friktionsfri yta, och pucken glider långa sträckor utan att sakta ner. Om vi dessutom vet tillräckligt mycket om friktionen kan vi exakt förutsäga hur snabbt föremålet kommer att sakta ner. Friktion är en yttre kraft.

Newtons första lag är helt allmän och kan tillämpas på allt från ett föremål som glider på ett bord till en satellit i omloppsbana och blod som pumpas från hjärtat. Experiment har grundligt verifierat att varje förändring av hastigheten (hastighet eller riktning) måste orsakas av en yttre kraft. Idén om allmänt tillämpliga eller universella lagar är viktig inte bara här – den är en grundläggande egenskap hos alla fysikaliska lagar. Att identifiera dessa lagar är som att känna igen mönster i naturen från vilka ytterligare mönster kan upptäckas. Galileos, som först utvecklade idén om den första lagen, och Newtons, som förtydligade den, genialitet var att ställa den grundläggande frågan ”Vad är orsaken?”. Att tänka i termer av orsak och verkan är en världsåskådning som skiljer sig fundamentalt från det typiska grekiska tillvägagångssättet från antiken, då frågor som ”Varför har en tiger ränder?” skulle ha besvarats på aristoteliskt vis: ”Det är djurets natur”. Sant kanske, men ingen användbar insikt.

Massa

Egenskapen hos en kropp att förbli i vila eller att förbli i rörelse med konstant hastighet kallas tröghet. Newtons första lag kallas ofta för tröghetslagen. Som vi vet av erfarenhet har vissa föremål mer tröghet än andra. Det är uppenbarligen svårare att ändra rörelsen hos ett stort stenblock än hos en basketboll, till exempel. Ett föremåls tröghet mäts med hjälp av dess massa. Grovt sett är massa ett mått på mängden ”saker” (eller materia) i något. Mängden eller mängden materia i ett föremål bestäms av antalet atomer och molekyler av olika slag som det innehåller. Till skillnad från vikten varierar massan inte med platsen. Ett föremåls massa är densamma på jorden, i omloppsbana eller på månens yta. I praktiken är det mycket svårt att räkna och identifiera alla atomer och molekyler i ett föremål, så massan bestäms inte ofta på detta sätt. I praktiken bestäms objektens massa genom en jämförelse med standardkilogrammet.