Перший закон Ньютона
Значна кількість відкриттів в галузі фізики були здійснені сотні років тому, дивним чином не втрачаючи актуальності донині. І якщо положення молекулярної і квантової фізики продовжують доповнюватися, а самі наукові розділи - розвиватися, то в механіці вже навряд чи відкриють щось нове.
Всім відомо, що механіка як розділ фізики ділиться на динаміку і кінематику. При цьому, кінематика описує і вивчає саме рух, а динаміка - причини його виникнення.
Основними постулатами, що пояснюють причини виникнення та продовження руху, донині по праву вважаються закони динаміки Ньютона, внесок якого в розвиток цього розділу фізики переоцінити важко. Саме він ввів такі поняття, як "маса", "інерція", "час" і багато інших. Однак найбільш відомий Ісаак Ньютон завдяки Законам, які дозволяють описати рух і принципи взаємодії тел.
Один з основних його законів носить назву Закон інерції, або Перший закон Ньютона. Формулювання його проголошує існування таких систем відліку, щодо яких швидкість тіла залишається постійною і не змінюється, якщо при цьому на нього не діють інші поля або тіла. Звідси можна зробити два висновки: по-перше, для того, щоб тіло змінило траєкторію руху, щоб воно взагалі змінило своє становище, та навіть для того, щоб воно зберігало своє становище, має бути додана якась сила. Сам по собі склянку зі столу не зіскочить: його потрібно або взяти, або штовхнути, або похитнути стіл. Однак без додаткового впливу стоїть на столі склянку буде продовжувати своє прямолінійний рух з постійною швидкістю. Чому? Адже він коштує?
Тут ми впритул підійшли до другого висновку, який дозволяє зробити Перший закон Ньютона. Одне і те ж тіло може одночасно як перебувати в русі, так і перебувати в стані спокою. Питання лише в в тому, в якій системі відліку розглядати ту чи іншу його стан. Той же приклад зі склянкою: щодо столу склянку нерухомий, щодо спостерігача - також. Загалом, щодо будь-яких системи відліку, пов'язаних із Землею, стакан в даному прикладі залишиться нерухомим. Однак розширимо кут зору: відносно птиці, пролітає над склянкою, він буде продовжувати рух по прямій з швидкістю руху Землі. А птах, строго кажучи, в ситуації польоту не належить системі відліку Земля. Більш безперечна ситуація, але не більше наочна: рух склянки щодо Юпітера. Стакан щодо системи відліку Юпітера рухається, тому рухається зі швидкістю Землі. І в її системі відліку нерухомий.
Науково висновок, який дозволяє зробити Перший закон Ньютона, звучить наступним чином: системи відліку, щодо яких тіло при відсутності зовнішніх впливів рухається прямолінійно і рівномірно, називають інерційних системах відліку. В описаній вище ситуації інерціальній системою відліку для склянки буде стіл. Однак він знаходиться на підлозі, підлога - в будинку, будинок - на землі. Взагалі кажучи, всі системи відліку, пов'язані із Землею, прийнято вважати інерційних. Існує, правда, невелика обмовка: у зв'язку з тим, що Земля обертається навколо своєї осі, повністю Перший закон Ньютона виконаний бути не може. Падаюче тіло, строго кажучи, падає не вертикально (траєкторія його руху не відповідає прямій), а з невеликим відхиленням на схід. Однак такими "відхиленнями" в сучасній фізиці прийнято нехтувати для спрощення розрахунків.
Осмисливши все сказане вище, можна легко зрозуміти заяву про те, що все знаходиться в русі і все відносно. Стан спокою означає не відсутність рух, а рівно навпаки - прямолінійний рівномірний рух з постійною швидкістю.