פיזיקה מכניקה

תנועה של חלקיק בממד אחד

תנועה אחידה

על פי החוק הראשון של ניוטון (הידוע גם כעקרון האינרציה), גוף ללא כוח נטו הפועל עליו יישאר במנוחה או ימשיך לנוע במהירות אחידה בקו ישר, בהתאם למצב התנועה הראשוני שלו. למעשה, במכניקה הניוטונית הקלאסית, אין הבחנה חשובה בין מנוחה לתנועה אחידה בקו ישר; אפשר לראות בהם אותו מצב תנועה שרואים משקיפים שונים, האחד נע באותה מהירות כמו החלקיק, והשני נע במהירות קבועה ביחס לחלקיק.

אף כי עקרון האינרציה הוא נקודת המוצא וההנחה הבסיסית של המכניקה הקלאסית, זה פחות ברור מאינטואיטיבית לעין הלא מיומנת. במכניקה האריסטוטלית, ובהתנסות רגילה, חפצים שלא נדחפים נוטים לנוח. חוק האינרציה הוסמך על ידי גלילאו מהניסויים שלו בכדורים המגלגלים מטוסים נוטים, שתוארו לעיל.

עבור גלילאו, עקרון האינרציה היה בסיסי למשימתו המדעית המרכזית: הוא היה צריך להסביר כיצד יתכן שאם כדור הארץ באמת מסתובב על צירו ומקיף את השמש אנחנו לא חשים בתנועה זו. עקרון האינרציה מסייע במתן התשובה: מכיוון שאנו בתנועה יחד עם כדור הארץ, והנטייה הטבעית שלנו היא לשמור על תנועה זו, נראה כי כדור הארץ נמצא במנוחה. לפיכך, עקרון האינרציה, רחוק מלהיות הצהרה של הברור מאליו, היה בעבר סוגיה מרכזית של טענה מדעית. עד שניוטון מיון את כל הפרטים, ניתן היה להסביר במדויק את הסטיות הקטנות מהתמונה הזו שנגרמו מהעובדה שהתנועה של פני כדור הארץ אינה תנועה אחידה בקו ישר (השפעות התנועה הסיבובית נדונות להלן). בניסוח הניוטוני, התצפית הנפוצה כי גופים שלא נדחפים נוטים למנוחות מיוחסים לעובדה שיש להם כוחות לא מאוזנים הפועלים עליהם, כמו חיכוך והתנגדות אוויר.

כפי שכבר נאמר, ניתן לומר שגוף הנמצא בתנופה הוא בעל תנופה שווה לתוצר המסה שלו ומהירותו. יש לו גם סוג של אנרגיה הנובעת כולה מתנועתה, הנקראת אנרגיה קינטית. האנרגיה הקינטית של גוף בעל מסה m בתנועה עם מהירות v ניתנת על ידי