Diskussion
Inledning
Det första kapitlet i den här boken handlade om kinematik – den matematiska beskrivningen av rörelse. Med undantag för fallande kroppar och projektiler (som involverar något mystiskt som kallas gravitation) diskuterades aldrig de faktorer som påverkar denna rörelse. Det är nu dags att utvidga våra studier till att omfatta de storheter som påverkar rörelsen – massa och kraft. Den matematiska beskrivningen av rörelse som omfattar dessa storheter kallas dynamik.
Många inledande läroböcker definierar ofta en kraft som ”en knuff eller ett drag”. Detta är en rimlig informell definition för att hjälpa dig att föreställa dig en kraft, men det är en fruktansvärd operativ definition. Vad är ”en knuff eller ett drag”? Hur skulle man kunna mäta en sådan sak? Viktigast av allt, hur förhåller sig ”en knuff eller ett drag” till de andra storheter som redan definierats i den här boken?
Fysik, liksom matematik, är axiomatisk. Varje nytt ämne börjar med elementära begrepp, så kallade axiom, som är så enkla att de inte kan göras enklare eller som är så allmänt väl förstådda att en förklaring inte skulle hjälpa människor att förstå dem bättre. De två storheter som spelar denna roll i kinematiken är avstånd och tid. Inga egentliga försök har gjorts att definiera någon av dessa storheter formellt i den här boken (än så länge) och det behövs inte heller. Nästan alla på planeten vet vad avstånd och tid betyder.
exempel
Hur vore det om vi byggde upp begreppet kraft med exempel från den verkliga världen? Då kör vi…
- Krafter som verkar på alla föremål.
- Vikt (W, Fg)
Tyngdkraften som verkar på ett föremål på grund av dess massa. Ett föremåls vikt är riktad nedåt, mot gravitationskroppens centrum; som till exempel jorden eller månen.
- Vikt (W, Fg)
- Krafter som är förknippade med fasta kroppar.
- Normal (N, Fn)
Kraften mellan två fasta kroppar i kontakt som hindrar dem från att uppta samma utrymme. Normalkraften är riktad vinkelrätt mot ytan. En ”normal” i matematik är en linje vinkelrätt mot en plan kurva eller yta, därav namnet ”normalkraft”. - Friktion (f, Ff)
Kraften mellan solider i kontakt som gör att de inte glider över varandra. Friktionen är riktad i motsatt riktning mot den relativa rörelseriktningen eller den avsedda rörelseriktningen för någon av ytorna. - Spänning (T, Ft)
Kraften som utövas av ett föremål som dras på från motsatta ändar, t.ex. ett snöre, ett rep, en kabel, en kedja osv. Spänningen är riktad längs objektets axel. (Även om det normalt förknippas med fasta ämnen kan vätskor och gaser också sägas utöva spänning under vissa omständigheter.) - Elasticitet (Fe, Fs)
Kraften som utövas av ett föremål som deformeras (typiskt spänning eller kompression) och som återgår till sin ursprungliga form när det släpps, som en fjäder eller ett gummiband. Elasticitet är liksom spänning riktad längs en axel (även om det finns undantag från denna regel).
- Normal (N, Fn)
- Krafter som är förknippade med vätskor. Fluider omfattar vätskor (som vatten) och gaser (som luft).
- Uppdrift (B, Fb)
Den kraft som utövas på ett föremål som är nedsänkt i en vätska. Uppdriften är vanligtvis riktad uppåt (även om det finns undantag från denna regel). - Drag (R, D, Fd)
Kraften som motverkar ett föremåls rörelse genom en vätska. Drag är riktat i motsatt riktning mot objektets rörelseriktning i förhållande till vätskan. - Lyft (L, Fℓ)
Kraften som en rörlig vätska utövar när den flödar runt ett objekt; vanligen en vinge eller en vingliknande struktur, men även golfbollar och basebollar. Lyft är i allmänhet riktat vinkelrätt mot vätskeflödets riktning (även om det finns undantag från denna regel). - Strängkraft (T, Ft)
Den kraft som en vätska utövar när den drivs ut av en propeller, turbin, raket, bläckfisk, mussla osv. Dragkraften är riktad i motsatt riktning mot den riktning som vätskan utvisas.
- Uppdrift (B, Fb)
- Krafter som är förknippade med fysikaliska företeelser.
- Elektrostatisk kraft (FE)
Attraktion eller repulsion mellan laddade kroppar. Upplevs i vardagen genom statisk kladdning och i skolan som förklaringen till mycket av grundkemin. - Magnetisk kraft (FB)
Attraktion eller repulsion mellan laddade kroppar i rörelse. Upplevs i vardagen genom magneter och i skolan som förklaringen till varför en kompassnål pekar mot norr.
- Elektrostatisk kraft (FE)
- Fundamentala krafter. Alla krafter i universum kan förklaras i termer av följande fyra fundamentala interaktioner.
- Gravitation
Växelverkan mellan föremål på grund av deras massa. Vikt är en synonym för gravitationskraften. - Elektromagnetism
Växelverkan mellan objekt på grund av deras laddning. Alla krafter som diskuteras ovan har ett elektromagnetiskt ursprung utom tyngd. - Stark kärnkraftsinteraktion
Interaktionen mellan subatomära partiklar med ”färg” (en abstrakt storhet som inte har något att göra med människans syn). Detta är den kraft som håller ihop protoner och neutroner i atomkärnan och som håller ihop kvarkar i protonerna och neutronerna. Den kan inte kännas utanför kärnan. - Svag kärninteraktion
Interaktionen mellan subatomära partiklar med ”smak” (en abstrakt storhet som inte har något med mänsklig smak att göra). Denna kraft, som är många gånger svagare än den starka kärninteraktionen, är inblandad i vissa former av radioaktivt sönderfall.
- Gravitation
- Fiktiva krafter. Dessa är skenbara krafter som objekt upplever i ett accelererande koordinatsystem som en accelererande bil, ett flygplan, ett rymdskepp, en hiss eller en åkattraktion i en nöjespark. Fiktiva krafter uppstår inte från ett externt objekt som äkta krafter gör, utan snarare som en följd av att man försöker hålla jämna steg med en accelererande omgivning.
- Centrifugalkraft
Den kraft som upplevs av alla objekt i ett roterande koordinatsystem och som tycks dra dem bort från rotationscentrum. - Corioliskraft
Den kraft som upplevs av rörliga objekt i ett roterande koordinatsystem och som tycks avleda dem i rätvinkliga vinklar till deras rörelseriktning. - ”G-kraften”
Inte egentligen en kraft (eller ens en fiktiv kraft) utan snarare en skenbar gravitationsliknande känsla som upplevs av objekt i ett accelererande koordinatsystem.
- Centrifugalkraft
- Generiska krafter. När man inte vet vad man ska kalla en kraft kan man alltid ge den ett generiskt namn som…
- Push
- Pull
- Force
- Applied Force
free body diagrams
Fysik är ett enkelt ämne som lärs ut av enkelspåriga människor. När fysiker tittar på ett objekt är deras första instinkt att förenkla detta objekt. En bok består inte av papperssidor som är sammanbundna med lim och snöre, det är en låda. En bil har inte gummidäck som roterar, sexvägsjusterbara säten, gott om mugghållare och en avfuktare för bakrutan; det är en låda. En människa har inte två armar, två ben och ett huvud; de är inte gjorda av ben, muskler, hud och hår; de är en låda. Detta är början på en typ av ritning som används av fysiker och ingenjörer och som kallas frikroppsdiagram.
Fysiken bygger på den logiska analysprocessen – att bryta ner komplexa situationer till en uppsättning enklare situationer. Det är så vi skapar vår första förståelse av en situation. I många fall är denna första approximation av verkligheten tillräckligt bra. När den inte är det lägger vi till ytterligare ett lager till vår analys. Vi fortsätter att upprepa processen tills vi når en nivå av förståelse som passar våra behov.
Att bara rita en ruta kommer inte att säga oss något. Objekt existerar inte isolerat. De interagerar med världen runt omkring dem. En kraft är en typ av interaktion. De krafter som verkar på ett objekt representeras av pilar som kommer ut ur lådan – från lådans centrum. Detta innebär att varje objekt i huvudsak är en punkt – en sak utan några som helst dimensioner. Lådan som vi ursprungligen ritade är bara en plats för att sätta en punkt och punkten är bara en plats för att börja pilarna. Denna process kallas för punktapproximation och resulterar i den enklaste typen av frikroppsdiagram.
Låt oss tillämpa denna teknik på en rad exempel. Rita ett frikroppsdiagram för…
- en bok som ligger på ett plant bord
- en person som flyter i stilla vatten
- en rivningskula som hänger vertikalt i en kabel
- en helikopter. svävar på plats
- ett barn som skjuter en vagn på plan mark
en bok som ligger på ett plant bord
Första exemplet: Låt oss börja med det arketypiska exemplet som alla fysiklärare börjar med – en demonstration som är så enkel att den inte kräver någon förberedelse. Sträck dig ner i lådan, ta fram läroboken och lägg den ovanpå på ett sätt som motsvarar dess betydelse. Se! En bok som ligger på ett plant bord. Finns det något mer storslaget? Se nu hur vi reducerar det till sin essens. Rita en låda som föreställer boken. Rita en horisontell linje under lådan för att föreställa bordet om du känner dig djärv. Identifiera sedan de krafter som verkar på den.
Något håller boken nere. Vi måste rita en pil som kommer ut från centrum och pekar nedåt för att representera den kraften. För tusentals år sedan fanns det inget namn för denna kraft. ”Böcker ligger på bord för att det är vad de gör”, tänkte man. Nu har vi en mer sofistikerad förståelse av världen. Böcker ligger på bord eftersom gravitationen drar ner dem. Vi skulle kunna kalla denna pil Fg för ”gravitationskraft” eller W för det mer prosaiska namnet, vikt. (Prosaisk betyder förresten icke-poetisk. Prosaisk är ett poetiskt sätt att säga vanlig. Prosaic är ett icke-prosaiskt ord. Tillbaka till diagrammet.)
Tyngdkraften drar ner boken, men den faller inte ner. Därför måste det finnas någon kraft som också trycker upp boken. Vad kallar vi denna kraft? Den så kallade bordskraften? Nej, det låter fånigt och dessutom är det inte själva handlingen att vara ett bord som skapar kraften. Det är någon egenskap som bordet har. Placera en bok i vatten eller i luften och den kommer nedåt. Det som gör att ett bord fungerar är att det är fast. Så vad kallar vi denna kraft? Den ”fasta kraften”? Det låter faktiskt inte så illa, men det är inte det namn som används. Tänk på det här sättet. Vila på ett bord och det finns en uppåtriktad kraft. Luta dig mot en vägg och det finns en sidokraft. Hoppa på en trampolin tillräckligt högt för att slå huvudet i taket och du känner en nedåtgående kraft. Kraftriktningen verkar alltid komma från den fasta ytan. En riktning som är vinkelrät mot en ytas plan sägs vara normal. Den kraft som en fast yta utövar på något i den normala riktningen kallas för normalkraft.
Att kalla en kraft för ”normal” kan tyckas lite märkligt eftersom vi i allmänhet tänker på ordet normal i betydelsen vanlig, vanlig eller förväntad. Om det finns en normalkraft, borde det då inte också finnas en onormal kraft? Ursprunget till det moderna engelska ordet normal är det latinska ordet för en snickarkvadrat – norma. Ordet fick inte sin nuvarande betydelse förrän på 1800-talet. Normal kraft ligger närmare den ursprungliga betydelsen av ordet normal än normalt beteende (beteende i en rät vinkel?), normal användning (använd endast i en rät vinkel?) eller normal kroppstemperatur (ta din temperatur i en rät vinkel?).
Är vi klara? Ja, när det gäller identifiering av krafter är vi det. Detta är ett ganska enkelt problem. Du har en bok, ett bord och jorden. Jorden utövar en kraft på boken som kallas gravitation eller vikt. Bordet utövar en kraft på boken som kallas normalkraft. Vad finns det mer? Krafter kommer från samspelet mellan saker och ting. När du får slut på saker får du slut på krafter.
Det sista ordet för detta enkla problem handlar om längd. Hur lång ska vi dra pilen som representerar varje kraft. Det finns två sätt att besvara den här frågan. Det ena är ”Vem bryr sig?”. Vi har identifierat alla krafter och fått deras riktningar rätt, låt oss gå vidare och låta algebra ta hand om resten. Detta är ett rimligt svar. Riktningarna är det som verkligen spelar roll eftersom de bestämmer det algebraiska tecknet när vi börjar kombinera krafter. Algebran kommer verkligen att ta hand om det hela. Det andra svaret är ”Vem bryr sig är inte ett acceptabelt svar”. Vi bör anstränga oss och bestämma vilken kraft som är störst med tanke på den beskrivna situationen. Att känna till krafternas relativa storlek kan berätta något intressant eller användbart och hjälpa oss att förstå vad som händer.
Så vad är det som händer? I huvudsak en hel del ingenting. Vår bok går ingenstans och gör ingenting fysiskt intressant. Vänta tillräckligt länge och pappret kommer att sönderdelas (det är kemi) och sönderdelare kommer att hjälpa till att sönderdela det (det är biologi). Med tanke på bristen på aktivitet tror jag att det är säkert att säga att den nedåtriktade gravitationskraften balanseras av den uppåtriktade normalkraften.
W = N
I sammanfattning, rita en låda med två lika långa pilar som kommer ut från mitten, en som pekar uppåt och en som pekar nedåt. Märk den som pekar neråt med vikt (eller använd symbolen W eller Fg) och märk den som pekar uppåt med normal (eller använd symbolen N eller Fn).
Det kan tyckas att jag har sagt mycket för en så enkel fråga, men jag svamlade med en anledning. Det var en hel del begrepp som behövde förklaras: identifiera vikt- och normalkrafterna, bestämma deras riktningar och relativa storlekar, veta när man ska sluta rita och veta när man ska sluta lägga till krafter.
En person som flyter i stillastående vatten
Tvått exempel: en person som flyter i stillastående vatten. Vi skulle kunna rita en streckgubbe, men det har för många onödiga detaljer. Kom ihåg att analys handlar om att bryta upp komplexa situationer till en uppsättning enkla saker. Rita en ruta för att föreställa personen. Rita en vågig linje för att föreställa vattnet om du känner för att vara finurlig. Identifiera de krafter som verkar på personen. De befinner sig på jorden och har massa, därför har de vikt. Men vi vet alla hur det är att flyta i vatten. Man känner sig viktlös. Det måste finnas en andra kraft som motverkar vikten. Den kraft som upplevs av föremål som är nedsänkta i en vätska kallas flytkraft. Personen dras ner av gravitationen och lyfts upp av flytkraften. Eftersom personen varken stiger eller sjunker eller rör sig i någon annan riktning måste dessa krafter upphävas
W = B
I sammanfattning, rita en låda med två lika långa pilar som kommer ut från mitten, en som pekar uppåt och en som pekar nedåt. Märk den som pekar nedåt med vikt (eller W eller Fg) och den som pekar uppåt med flytkraft (eller B eller Fb).
Tyngdkraft är det tvång som föremål upplever när de är nedsänkta i en vätska. Vätskor är ämnen som kan flyta. Alla vätskor och gaser är vätskor. Luft är en gas, därför är luft en vätska. Men vänta, var inte boken i det föregående exemplet nedsänkt i luften? Jag sa att det bara fanns tre objekt i det problemet: boken, bordet och jorden. Hur är det med luften? Borde vi inte rita en andra uppåtriktad pil på boken för att representera luftens flytkraft på boken?
Luften existerar faktiskt och den utövar faktiskt en uppåtriktad kraft på boken, men hjälper det oss verkligen att förstå situationen på något sätt att lägga till en extra pil till det tidigare exemplet? Förmodligen inte. Människor flyter i vatten och även när de sjunker känner de sig lättare i vattnet. Flytkraften i det här exemplet är betydande. Det är den som problemet förmodligen handlar om. Böcker i luften känns bara som böcker. Den flytkraft som utövas på dem är omärklig och ganska svår att mäta.
Analys är en färdighet. Det är inte en uppsättning förfaranden som man följer. När man reducerar en situation till sin essens måste man göra en bedömning. Ibland är små effekter värda att studera och ibland är de inte det. En observant person tar itu med de detaljer som är betydelsefulla och ignorerar tyst resten. En tvångsmässig person uppmärksammar alla detaljer lika mycket. De förstnämnda är mentalt friska. De senare är psykiskt sjuka.
En rivningskula som hänger vertikalt i en kabel
Tredje exemplet: en rivningskula som hänger vertikalt i en kabel. Börja med att rita en låda. Nej vänta, det är dumt. Rita en cirkel. Det är en enkel form och det är formen på själva saknaden. Rita en linje som kommer ut från toppen om du känner dig så benägen. Håll den dock lätt. Du vill inte bli distraherad av den när du lägger till krafterna.
Avfallskulan har massa. Den befinner sig på jorden (i jordens gravitationsfält för att vara mer exakt). Därför har den en vikt. Vikten pekar nedåt. En vektor klar.
Skrotbollen är upphängd. Den faller inte. Därför verkar något mot gravitationen. Denna sak är kabeln som hänger upp bollen. Den kraft som den utövar kallas spänning. Kabeln är vertikal. Därför är kraften vertikal. Gravitation nedåt. Spänning uppåt. Storlek?
Inget går någonstans. Detta låter som de två föregående frågorna. Spänning och vikt upphäver varandra.
W = T
Sammanfattningsvis, rita en cirkel med två lika långa pilar som kommer ut från centrum, en som pekar uppåt och en som pekar nedåt. Märk den som pekar nedåt med vikt (eller W eller Fg) och den som pekar uppåt med spänning (eller T eller Ft).
En helikopter som svävar på plats
Fjärde exemplet: en helikopter som svävar på plats. Hur ritar man en helikopter? En ruta. Vad händer om du är trött på att rita lådor? En cirkel är ett bra alternativ. Vad händer om även det är för mycket ansträngning? Rita en liten cirkel, antar jag. Vad händer om jag vill försöka rita en helikopter? Extra poäng kommer inte att delas ut.
Du känner till resten av historien. Alla föremål har en vikt. Rita en pil som pekar nedåt och märk den. Helikoptern varken stiger eller faller. Vad är det som håller den uppe? Rotorn. Vilken kraft utövar rotorn? En rotor är ett slags vinge och vingar ger lyftkraft. Rita en pil som pekar uppåt och märk den.
Helikoptern sitter inte på marken, så det finns ingen normalkraft. Det är inte en varmluftsballong eller ett fartyg till havs, så flytkraften har ingen betydelse. Det finns inga strängar, så spänningen är obefintlig. Med andra ord, sluta rita krafter. Har jag nämnt att det är en viktig färdighet att veta när man ska sluta? Om inte borde jag nog ha gjort det.
Ett föremål som inte går någonstans snabbt har vi återigen. När detta händer borde det vara ganska uppenbart att krafterna måste upphävas.
W = L
Sammanfattningsvis ska du rita en rektangel med två lika långa pilar som kommer ut från mitten, en som pekar uppåt och en som pekar nedåt. Märk den som pekar nedåt med vikt (eller W eller Fg) och den som pekar uppåt med lyft (eller L eller Fℓ).
och nu… lagen
Låt oss göra ytterligare ett frikroppsdiagram för att öva oss.
Ett barn som skjuter en vagn på plant underlag
Först fastställer du vad problemet handlar om. Detta är något tvetydigt. Blir vi ombedda att rita barnet eller vagnen eller båda? Det långa svaret är ”det beror på”. Det korta svaret är: ”Jag säger till dig att jag vill att du ska ta itu med vagnen”. Rita en rektangel för att föreställa vagnen.
Nästan, identifiera krafterna. Gravitationen drar allting nedåt, så rita en pil som pekar nedåt och märk den som vikt (eller W eller Fg beroende på vad du föredrar). Den faller inte utan ligger på fast mark. Det betyder att det finns en normalkraft. Marken är jämn (dvs. horisontell), så normalkraften pekar uppåt. Rita en pil som pekar uppåt och märk den som normal (eller N eller Fn). Vagnen rör sig inte vertikalt så dessa krafter är lika stora. Rita pilarna som representerar normal och vikt med samma längd.
W = N
Barnet skjuter vagnen. Vi måste anta att han använder vagnen för det avsedda ändamålet och att han skjuter den horisontellt. Jag läser från vänster till höger, vilket innebär att jag föredrar att använda höger för den framåtriktade riktningen på papper, svarta tavlor, whiteboards och datorskärmar. Rita en pil åt höger som kommer ut från mitten av blocket. Jag ser ingen anledning att ge den här kraften ett tekniskt namn så vi kallar den bara för push (P). Om du inte håller med mig finns det ett alternativ. Du kan kalla den för den pålagda kraften (Fa). Det har fördelen att du låter välutbildad, men har också nackdelen att det är mindre exakt. Att kalla en kraft för en tillämpad kraft säger ingenting om den eftersom alla krafter måste tillämpas för att existera. Ordet knuffa är också lite vagt eftersom alla krafter är ett slags knuff eller dragning, men knuffning är något som vi i allmänhet tänker på som något som utförs av händer. Eftersom det inte finns någon fördel med att använda teknobabbel och det enkla ordet knuff faktiskt beskriver vad barnet gör, använder vi ordet knuff.
Rörelser på jorden sker inte i ett vakuum. När en sak rör sig rör den sig genom eller över en annan sak. När ett hjul snurrar på en axel gnuggar de två ytorna mot varandra. Detta kallas torrfriktion. Fett kan användas för att separera de fasta metalldelarna, men detta minskar bara problemet till att lager inom fettet glider förbi varandra. Detta kallas viskös friktion. Att skjuta en vagn framåt innebär att skjuta luften ur vägen. Detta är en annan typ av viskös friktion som kallas dragkraft. Runda hjul sjunker när de är lastade, vilket gör det svårt att rotera dem. Detta kallas rullmotstånd. Dessa motståndskrafter kallas ofta gemensamt för friktion och de finns överallt. En verklig analys av varje situation som inbegriper rörelse måste inkludera friktion. Rita en pil åt vänster (motsatt den antagna rörelseriktningen) och märk den som friktion (eller f eller Ff).
Nu kommer den knepiga delen. Hur förhåller sig de horisontella krafterna till varandra? Är tryckkraften större eller mindre än friktionen? För att besvara denna fråga måste vi först göra något som fysiker är kända för. Vi ska lämna den verkliga världen och gå in i en fantasivärld. Vi ska låtsas att friktion inte existerar.
Visa den svängande pendeln. Dina ögon blir tunga. Du börjar bli sömnig. Sömnig. Jag ska räkna till tre. När jag säger ordet tre kommer du att vakna upp i en värld utan friktion. Ett. Två. Tre. Välkommen till den verkliga världen. Nej vänta, det är en replik från Matrix.
Antagen att hypnosen fungerade bör du nu glida av det du sitter på och falla till marken. Medan du är där nere vill jag att du svarar på denna till synes enkla fråga. Vad krävs för att få något att röra sig? Mer exakt, vad krävs för att få något att röra sig med en konstant hastighet?
I den verkliga världen, där friktion finns överallt, avtar rörelsen. Om du bromsar din bil kommer du att stanna ganska snabbt. Stäng av motorn i din bil och du kommer att stanna gradvis. Bowla en bowlingkula på din bana och du kommer förmodligen inte att uppfatta någon större förändring av hastigheten. (Om du däremot är en duktig bowlare är du förmodligen van vid att se bollen svänga in i fickan. Kom ihåg att hastighet är hastighet plus riktning. När någon av dem förändras förändras hastigheten). Slå en hockeypuck med en hockeyklubba och du kommer i princip att se den röra sig med en hastighet i en riktning. Jag har valt dessa exempel och presenterat dem i denna ordning av en anledning. Det är mindre friktion när man kör ut i fri fart till ett stopp än när man bromsar in till ett stopp. Det finns mindre friktion i en hockeypuck på is än i en bowlingkula på en träbana.
Hur vore det med ett exempel som är lite mindre vardagligt? Skjut en järnvägsvagn på ett jämnt spår. Tror du att du inte kan göra det? Tänk om igen. Jag ber dig inte att skjuta ett helt tåg eller ens ett lokomotiv – bara en fin tom godsvagn eller tunnelbanevagn. Jag säger inte heller att det kommer att bli lätt. Du kan behöva hjälp av en vän eller två. Detta är något som rutinmässigt görs av järnvägsunderhållspersonal.
Arbetare som flyttar en tunnelbanevagn. Källa: 所さんの目がテン！
MORE TEXT
FÄRDIGA DET HÄR MED EN GALILEO REFERENS
Himlen är en plats där ingenting någonsin händer.
Isaac Newton (1642-1727) England. Gjorde det mesta av arbetet under peståren 1665 & 1666. Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Naturfilosofins matematiska principer) publicerades 1687 (20+ års fördröjning!) på Halleys bekostnad.
Lex. I. Lag I. Corpus omne perſeverare in ſtatu ſuo quieſcendi vel movendi uniformiter in directum, niſi quatennus illud a viribus impreſſi cogitur ſtatum suummutare. Alla kroppar framhärdar i sitt tillstånd av vila, eller av jämn rörelse i en rät linje, såvida de inte tvingas ändra detta tillstånd genom krafter som inverkar på dem. Projectilia perſeverant in motibus ſuis, niſi quatenus a reſiſtentia aëris retardantur, & vi gravitatis impelluntur deorſum. Trochus, cujus partes cohærendo perpetuo retrahunt ſeſe a motibus rectilineis, non ceſſat rotari, niſi quatenus ab aëre retardantur. Majora autem planetarum & cometarum corpora motus ſuos & progreſſſivos & circulares in ſpatiis minus reſiſtentibus factos conſervant diutius. Projektiler fortsätter i sina rörelser, i den mån de inte fördröjs av luftens motstånd eller drivs nedåt av gravitationskraften. En topp, vars delar genom sin sammanhållning ständigt dras åt sidan från rätlinjiga rörelser, upphör inte med sina rotationer, annat än om den fördröjs av luften. De större kropparna av planeter och kometer, som möter mindre motstånd i friare utrymmen, framhärdar i sina rörelser både progressiva och cirkulära under mycket längre tid.
(Newton, tolkat av Elert)
Ett föremål i vila tenderar att förbli i vila och ett föremål i rörelse tenderar att fortsätta att röra sig med konstant hastighet, såvida inte en yttre nettokraft tvingar det att agera på ett annat sätt.
Denna ganska komplicerade mening säger ganska mycket. En vanlig missuppfattning är att rörliga objekt innehåller en mängd som kallas ”go” (eller något liknande – förr i tiden kallade man det ”impetus”) och att de så småningom stannar eftersom ”go” tar slut.
Om inga krafter verkar på en kropp förblir dess hastighet och rörelseriktning konstanta.
Rörelse är ett lika naturligt tillstånd som vila.
Rörelse (eller avsaknaden av rörelse) behöver inte ha någon orsak, men en förändring av rörelsen gör det.
Definitio. III. Definition III. Materiæ vis insita est potentia resistendi, qua corpus unumquodque, quantum in se est, perseverat in statu suo vel quiescendi vel movendi uniformiter in directum. Vis insita, eller materiens inneboende kraft, är en motståndskraft, genom vilken varje kropp strävar efter att framhärda i sitt nuvarande tillstånd, vare sig det är vila eller att röra sig jämnt framåt i en rät linje. … … Definitio. IV. Definition IV. Vis impressa est actio in corpus exercita, ad mutandum ejus statum vel quiescendi vel movendi uniformiter in directum. En intryckt kraft är en handling som utövas på en kropp, för att förändra dess tillstånd, antingen av vila, eller av att röra sig enhetligt framåt i en rät linje. Consistit hæc vis in actione sola, neque post actionem permanet in corpore. Perserverat enim corpus in statu omni novo per solam vim inertiæ. Est autem vis impresa diversarum originum, ut ex ictu, ex pressione, ex vi centripeta. Denna kraft består endast i handlingen; och stannar inte längre kvar i kroppen när handlingen är över. Ty en kropp upprätthåller varje nytt tillstånd som den får, endast genom sitt vis inertiæ. Intryckta krafter är av olika ursprung som från slag, från tryck, från centripetalkraft.
I allmänhet är tröghet motstånd mot förändring. Inom mekaniken är tröghet motståndet mot hastighetsförändring eller, om man så vill, motståndet mot acceleration.
I allmänhet är en kraft en växelverkan som orsakar en förändring. Inom mekaniken är en kraft det som orsakar en hastighetsförändring eller, om du föredrar det, det som orsakar en acceleration.
När mer än en kraft verkar på ett föremål är det nettokraften som är viktig. Eftersom kraften är en vektormängd ska du använda geometri i stället för aritmetik när du kombinerar krafter.
Extern kraft: För att en kraft ska accelerera ett föremål måste den komma utifrån. Du kan inte dra upp dig själv med hjälp av dina egna stövelskaftsremmar. Den som säger att man kan det har bokstavligen fel.