آزمایشی برای درک قانون اول نیوتن (اینرسی)
مواد لازم برای ساخت ابزاری جهت درک بهتر قانون اول نیوتن:
- یک عدد سکه،
- یک تکه مقوای محکم،
- یک عدد قوطی که در آن مقدار کمی از یک سکه بزرگتر باشد،
- یک عدد مداد یا خودکار و
- یک عدد قیچی.
ابتدا مقوا را باید به صورت یک حلقه استوانه‌ای شکل برش بزنید. برش مقوا باید طوری باشد که ارتفاع استوانه 2 سانتیمتر و قطر آن 8 الی 10 سانتیمتر باشد. قوطی را پر از آب کنید و در سطح صاف و ترازی قرار دهید. حال حلقه مقوایی را مطابق با شکل زیر روی بطری مانند قرار دهید. سپس سکه را روی حلقه مقوایی بگذارید. باید سکه به صورت کاملاً متعادل روی مقوا قرار گیرد. اگر سکه روی مقوا تعادل نداشت و زمین افتاد، مقوای بریده شده را تست کنید که برش آن منظم و دقیق باشد و یا بطری در سطحی از مین که فاقد هر ناهمواری یا شیبی باشد.
شکل 1: قرار گرفتن سکه، مقوا و بطری.
انجام آزمایش
حال با مداد یا خودکار یک ضربه به قسمت چپ مقوا در جهتی که با علامت فلش نشان داده شده یک ضربه تند وارد کنید. ضربه باید ممنتوم زیادی به مقوا ایجاد کند. اگر ضربه درست وارد شود، مقوا مسافتی را به طور مستقیم به سمت چپ حرکت می‌کند و سپس به زمین می‌افتد. در حالی که سکه در همان ابتدای حرکت مقوا به زمین می‌افتد.
شکل 2: حرکت سکه پس از وارد شدن ضربه به مقوا.
شکل 3: حرکت افقی حلقه مقوایی.
قوانین علمی حرکت مقوا و سکه
در حقیقت قوانین نیوتن حرکت مقوا و سکه را توجیه می‌کند. طبق قانون اول نیوتن (اینرسی) اگر به یک جسم هیچ نیرویی وارد نشود وضعیت قبلی خود را حفظ می‌کند و اگر در حالت سکون باشد، همچنان ساکن خواهد ماند و اگر با سرعت ثابتی در حرکت باشد به حرکت خود با همان سرعت ادامه می‌دهد. در این جا نیز ممنتوم ضربه وارد شده به حلقه مقوایی زیاد است و در زمان خیلی کوتاهی به مقوا ضربه وارد شده است. بنابراین حلقه پس از دریافت ضربه، با سرعت بسیار بالایی شروع به حرکت می‌کند و سرعت آن قدری زیاد است که اصطکاک بین حلقه و سکه قابل چشم پوشی می‌شود. در واقع سکه بر خلاف حلقه مقوایی حرکت افقی ندارد و حالت قبلی خود یعنی سکون را حفظ کرده و سپس تحت تأثیر نیروی جاذبه زمین در جهت عمودی رو به پایین حرکت کرده و در نهایت به زمین می‌افتد.
