Newtons första lag

Newtons första lag handlar om situationer då resultanten av alla krafter som verkar på ett föremål är lika med noll och föremålet står då stilla (likt som lådan nedan) eller rör sig med konstant hastighet. Detta fenomen verkar på alla föremål runt om dig, din dator, bok, hus osv. Det gäller helt enkelt på alla föremål som är stilla.

Krafter som verkar på en stillastående låda

Härledning

Stillastående tillstånd:
Att ett föremål ligger stilla beror alltså på att det inte finns några resulterande krafter på den. Men om vi tänker oss att bordet som en låda ligger på försvinner, då kommer lådan att falla rakt ner. Men varför gör den inte det när bordet är i vägen? Det beror på att bordet motverkar gravitationen som vill få lådan att falla med en kraft i motsatt riktning. Denna kraft kallar vi för normalkraften och betecknas som FN. När lådan står stilla kan vi därför säga att normalkraften är lika stor som gravitationskraften, men att de motverkar varandra.

FN = Fg ⇒ FN - Fg = 0 (resultanten är lika med noll)

Krafter som verkar på en konstant åkande låda

Konstant tillstånd:
Men om vi tänker oss att någon skulle ta tag i lådan och knuffa den framåt längs bordet, då påverkar vi lådan med en annan kraft som verkar parallellt med bordet och därför kommer lådan att förflytta sig åt det hållet som kraften verkar. Om det bara är den kraften som verkar på lådan så kommer lådan även att accelerera. Men oftast så verkar även en friktionskraft på lådan när man knuffar den framåt, denna kraft verkar i motsatt riktning och motverkar därför kraften som du knuffar på med.

Om friktionskraften är lika stor som kraften som du knuffar på med så kan vi säga att kraftresultanten är noll. I detta fall så kommer lådan fortfarande att röra på sig men den här gången med konstant hastighet, dvs. den kommer inte att accelerera förens du puttar på med en kraft som är större än friktionskraften. Att ett föremål rör sig i konstant hastighet när du knuffar den här på jorden är omöjligt då saker och ting alltid stannar upp pga. luftmotstånd eller friktion från underlaget om vi inte hela tiden skulle knuffa på och ge föremålet ny kraft framåt.

Skulle du däremot knuffa denna låda med en kraft upp i rymden, där det inte finns något luftmotstånd, så skulle denna låda fortsätta att röra sig med samma kraft som du knuffade den med i all oenighet tills hinder kommer emellan lådan och dess färdriktning. Lådan kommer röra sig med konstant hastighet.

Newtons första lag kan med hjälp av dessa två tillstånd definieras likt nedan:

Newtons första lag:
Om kraftresultanten på ett föremål är lika med noll, är föremålet i vila eller rör sig med konstant hastighet.




Exempel 1

Problem:
Anders ska möblera om sitt vardagsrum och han har en bokhylla som väger 50 kg som han vill flytta. Han skjuter på bokhyllan med en kraft på 50 N. Friktion och luftmotstånd har mätts upp till 40 N. Kommer Anders att rubba på lådan med denna kraft?

Illustration av hur friktionen och "puttkraften" påverkar Anders bokhylla


Svar: Svar ja, eftersom kraften han puttar på med är större än motkraften från friktion och luftmotstånd så kommer lådan flytta på sig. Lådan kommer även att accelerera eftersom den även får en resulterande kraft som är större än noll. 50 - 40 = 10 N.




Exempel 2

Problem:
Kent har en vagn som han transporterar sina skolböcker med. Eftersom vagnen har hjul så blir friktionskraften mot vagnen mycket liten, 5 N. Vagnen är dock bred och hög så den får ett luftmotstånd på 10 N. Hur stor kraft måste Kent putta på med för att förflytta vagnen?

Illustration av vilka krafter som verkar på Kents vagn


Lösning:

Eftersom luftmotståndet och friktionen verkar i samma riktning så kan man addera dem. 10 + 5 = 15 N. Som det beskrivs i härledningen måste den resulterande kraften vara noll eller mer för att ett föremål ska röra på sig.


Svar: Kent måste därför putta på med lika stor kraft, alltså 15 N

Tillbaks till toppen