Zasady dynamiki Newtona – pierwsza z nich

Znana wszystkim ze szkoły i wydająca się banalną I zasada dynamiki Newtona może okazać się niezbyt oczywistą, gdy spojrzymy na nią oczyma człowieka, który nigdy nie słyszał jej obecnego sformułowania.

Na co dzień, jest bowiem trudno zaobserwować sytuacje, które są nią opisane znaną wszystkim definicją, mówiącą że: „ ciała poruszają się po linii prostej z jednakową prędkością lub pozostają w spoczynku, jeżeli nie zadziała siła, która zmieni ich prędkość albo kierunek ruchu”.

Philosophiae Naturalis Principia Mathematica

(Podstawy matematyczne filozofii przyrody)

Obserwacje poruszania się otaczających nas obiektów pokazują wręcz coś przeciwnego, a mianowicie, że zawsze prędkość raz poruszonego ciała maleje aż do zatrzymania (dobry przykład to np. krążek hokejowy na lodowisku). Obecnie wiemy, że dzieje się tak, dlatego iż w ruchu mamy do czynienia z siłami oporu (tarcia).

Czyli pierwsze prawo Newtona można by zaobserwować tylko w przypadku, gdy tarcia nie ma. Najbliżej położonym nas miejscem, gdzie możemy zaobserwować ruch bez tarcia jest przestrzeń kosmiczna. Dobrze jednak zdajemy sobie sprawę, że w XVII wieku tj. w czasach Newtona nikt w kosmos nie latał. Tym bardziej musimy w związku z tym docenić geniusz jego umysłu, dzięki któremu sformułował I prawo dynamiki będące podstawowym kryterium zrozumienia sił i ruchu. Opisał je w 1687 r. w pracy Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Podstawy matematyczne filozofii przyrody).

Izaak Newton (1643-1727)

Lex I. Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi quatenus illud a viribus impressis cogitur statum suum mutare.

Każde ciało trwa w swym stanie spoczynku lub ruchu prostoliniowego jednostajnego, jeżeli siły przyłożone nie zmuszą ciała do zmiany tego stanu.

Dociekliwy charakter Newtona był niezbędny, aby zrozumieć niektóre z pozornie najprostszych, a jednak skomplikowanych zjawisk fizycznych. Pomogła mu też zapewnie znajomość prac innych uczonych.

Przyjmuje się, że Newton sformułował swoje I prawo w oparciu o zasadę bezwładności Galileusza.

Galileusz - Galileo Galilei (1564-1642)

Jednak Izaak Newton korzystał też z prac innych uczonych poza Galileuszem.

Już w czasach przed Chrystusem Arystoteles ze Stagiry (384-322 pne) mówił, że:

„Wszystko, co się porusza, musi być poruszane przez coś; bo jeżeli niema źródła ruchu w sobie, jasne jest, że jest poruszane przez coś innego; musi być coś innego, co je porusza.”
Arystoteles, Fizyka, Księga 7, 241b

Czyli Newton wiedział, że według. fizyki Arystotelesa do utrzymania ruchu potrzebna jest stała siła.

Innym uczonym, który zajmował się zagadnieniami ruchu był Kartezjusz (1596-1650)

W dziele Principia philosophiae (1644) pisał, że:

„Uważam, że natura ruchu jest taka, że jeżeli jakieś ciało raz zostanie wprawione w ruch, to samo już wystarczy, by poruszało się dalej z tą samą szybkością i stale w tym samym kierunku po prostej, tak długo, aż nie zostanie zatrzymane lub odchylone przez jakąś inną przyczynę.”

„Ogólną przyczyną [ruchu] nie może być wedle mnie nic innego jak sam Bóg, który na początku stworzył materię wraz z ruchem i spoczynkiem i który przez samo swoje zwyczajne współistnienie zachowuje w niej tyleż ruchu i spoczynku ile wtedy włożył. Jakikolwiek bowiem ów ruch jest niczym innym, jak tylko stanem, w którym znajduje się poruszająca materia, ma ona jednak pewną i określoną ilość, co do której łatwo możemy zrozumieć, że może być stale taka sama w całym wszechświecie, chociażby się zmieniała w jego poszczególnych częściach.”

Irena Fryc

zdjęcia: www.commons.wikimedia.org