Sendu inn spurningu

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Hvað segir fyrsta lögmál Newtons?

Lögmál Newtons eru kennd við enska eðlis- og stærðfræðinginn Sir Isaac Newton (1642-1727). Þessi lögmál eru þrjú og öll aflfræði Newtons eða hefðbundin aflfræði er reist á þeim ásamt þyngdarlögmálinu. Fjallað verður um hin lögmálin í öðrum svörum hér á Vísindavefnum.

Fyrsta lögmál Newtons hljóðar svo í þýðingu á hans eigin orðum í bókinni Stærðfræðilögmál náttúruspekinnar sem kom út árið 1687:
Sérhver hlutur heldur áfram að vera í kyrrstöðu, eða á jafnri hreyfingu eftir beinni línu, nema kraftar sem á hann verka þvingi hann til að breyta því ástandi.
Newton gefur á þessu eftirfarandi skýringu:
Kasthlutir halda áfram hreyfingu sinni, nema loftmótstaða hægi á þeim eða þyngdarkraftur dragi þá niður á við. Einstakir hlutar skopparakringlu dragast í sífellu til hliðar frá hreyfingu eftir beinni línu, en hún hættir ekki að snúast nema vegna þess að loftið hægir á henni. Hinir stærri hlutir, svo sem reikistjörnur og halastjörnur, sem eru í rúmi með minni mótstöðu, varðveita bæði hreyfingu sína beint áfram og hringhreyfinguna lengur.
Fyrsta lögmálið er einnig kallað tregðulögmálið. Ítalski vísindamaðurinn Galíleó Galíleí (1564-1642) setti fram drög að því á undan Newton en Galíleó lánaðist þó ekki að setja það fram í þessari gagnorðu mynd, þótt hann hafi beitt því í sértilvikum á ýmsum stöðum. Franski heimspekingurinn og vísindamaðurinn René Descartes (1596-1650) komst enn nær markinu, þannig að Newton þurfti litlu sem engu við að bæta.

Þetta lögmál felst raunar í öðru lögmáli Newtons sem sértilfelli, samkvæmt algengustu túlkun. Það er þó yfirleitt sett fram sér á parti vegna þess hve það er veigamikið, bæði frá sögulegu og heimspekilegu sjónarmiði. Þannig er það bæði einn mikilvægasti áfanginn á leiðinni til aflfræði Newtons í heild og það felur auk þess í sér í hnotskurn, eftir á að hyggja, lykilatriði í grundvallaraðferðum og forsendum aflfræðinnar.



Jafnframt er tregðulögmálið einn naglinn í líkkistu jarðmiðjukenningarinnar sem svo er kölluð. Samkvæmt eðlisfræði Aristótelesar og hinni fornu heimsmynd var þungum jarðneskum hlutum eðlilegt að falla inn að miðju jarðar og leita kyrrstöðu eins nálægt henni og auðið var. Létt efni af ætt elds og lofts áttu með sama hætti að leita kyrrstöðu í upphæðum, hérna megin tungls. Eðlilegt hreyfiástand himneskra hluta var hins vegar hringhreyfing án afláts um sömu miðju.

Allt þetta steypist um koll og einfaldast um leið með tregðulögmálinu. Eðlilegt hreyfiástand hluta verður þá hið sama, hvort sem þeir hefðu áður verið taldir jarðneskrar eða himneskrar ættar: Eitt og sama lögmál gildir um alla hluti. Hringhreyfing missir alla sérstöðu þannig að sporbaugar Keplers urðu álitlegri en áður. Ýmsir höfðu hugsað sér fyrir daga Newtons að himintunglin sætu á einhvers konar kristalskúlum. Fyrsta lögmálið stangast á við slíkar hugmyndir því að ótakmörkuð hreyfing eftir beinum línum fer greinilega illa í heimi þar sem fyrir eru einhvers konar lokaðar kúlur: Hreyfingin hlýtur fyrr eða síðar að rekast á kúlurnar og má þá einu gilda úr hvaða efni þær eru.

Flest af þessu virðist Newton hafa gert sér ljóst ekkert síður en við. Þannig er athyglisvert, hvernig hann spyrðir umsvifalaust saman himin og jörð í stuttaralegum athugasemdum sínum við þetta lögmál. Þar eimir ekki lengur vitund eftir af hinum fornu hugmyndum um greinarmun himins og jarðar: Sama lögmálið skal gilda hvar sem er, hvort sem um er að ræða kasthluti og skopparakringlur á jarðríki eða reikistjörnur og halastjörnur á himnum.

Tregðulögmálið er einnig andstætt hinni gömlu hugmynd Aristótelesar um þörf á kröftum til að halda hreyfingu við. Eftir því sem efnið þar sem hreyfingin færi fram væri léttara í sér, átti að þurfa minni kraft. Jafnframt átti hluturinn að fara þeim mun hraðar sem kraft-urinn væri meiri. Ef við hugsum okkur nú þynnra og þynnra efni þar sem hreyfingin gerist en höldum kraftinum föstum, þá ætti hraðinn að aukast upp úr öllu valdi. Þetta voru einhver helstu rök Aristótelesar gegn tilveru tómarúms. Þau liggja greinilega óbætt hjá garði eftir að tregðulögmálið kemur til sög-unnar, því að þá þarf einmitt ekki kraft til að viðhalda hreyfingu.

Nánar er fjallað um alla þessa hluti í bók höfundar, Heimsmynd á hverfanda hveli, II, Reykjavík: Mál og menning, 1987. Texti svarsins fer nærri því sem þar stendur á bls. 274-278.

Myndir:

(1) Newton: Lucidcafé

(2) Galíleó: Lucidcafé

(3) 'Fyrsta gervitunglið': Úr Þorsteinn Vilhjálmsson, 1987. Heimsmynd á hverfanda hveli II, Reykjavík: Mál og menning.

(4) Aristóteles: School of Mathematical and Computational Sciences

Útgáfudagur

20.4.2001

Spyrjandi

Atli Þór Agnarsson, f. 1984;
Einar Hafliðason, f. 1985

Höfundur

Þorsteinn Vilhjálmsson

Þorsteinn Vilhjálmsson

prófessor emeritus, ritstjóri Vísindavefsins 2000-2010 og ritstjóri Evrópuvefsins 2011

Tilvísun

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Hvað segir fyrsta lögmál Newtons?“. Vísindavefurinn 20.4.2001. http://visindavefur.is/?id=1516. (Skoðað 31.10.2014).

Sendu inn spurningu
eða

Vísindadagatalið

Howard Gardner

1943

Bandarískur sálfræðingur, hefur sett fram fjölgreindarkenningu á þá leið að greind manna sé á mörgum ólíkum sviðum sem eiga sér mismunandi grundvöll og þróast oft óháð hvert öðru.