Newtons första lag (tröghetslagen)
Newtons första lag säger något som går emot hur det känns i vardagen: ett föremål som inte påverkas av någon resulterande kraft fortsätter att röra sig med konstant hastighet i en rak linje, eller står kvar i vila om det redan var stilla. Det behövs ingen resulterande kraft för att hålla en rörelse igång, men det behövs en för att ändra den.
Lagen kallas också tröghetslagen. Tröghet är ett föremåls motstånd mot att ändra sin rörelse, och den beror på massan: ju större massa, desto större tröghet. En fullastad lastbil är mycket trögare än en cykel. För att ändra lastbilens fart lika mycket och lika snabbt som cykelns krävs en mycket större kraft, både när den ska komma igång och när den ska stanna.
Du känner tröghetslagen varje gång en bil bromsar hastigt. Din kropp vill fortsätta framåt med den fart bilen hade innan bromsningen, och utan bilbälte skulle du fortsätta rakt fram tills något annat stoppade dig. Bilbältet utövar den kraft som får din kropp att bromsa tillsammans med bilen. Det är inte en kraft som kastar dig framåt, det är avsaknaden av en kraft på just dig som gör att du fortsätter i den rörelse du redan hade.
En ishockeypuck som glider på nästan friktionsfri is visar samma lag tydligt. Klubban ger pucken en kraft som sätter den i rörelse, men efter det glider den vidare i nästan rak linje med nästan samma fart och bromsas bara långsamt av den lilla friktion som finns mot isen. Det är inte en kraft som håller pucken igång, det är avsaknaden av en bromsande kraft som gör att den fortsätter röra sig av sig själv.
Det här lär du dig
- Formulera Newtons första lag och förklara vad tröghet betyder
- Beskriva sambandet mellan massa och tröghet
- Förklara varför ett föremål inte behöver en kraft för att fortsätta röra sig med konstant hastighet
- Tillämpa tröghetslagen på bilbälte, inbromsning och glidning på is
Begrepp att kunna
- Newtons första lag
- Ett föremål som inte påverkas av någon resulterande kraft förblir i vila eller fortsätter med konstant hastighet i en rak linje. Kallas även tröghetslagen.
- Tröghet
- Ett föremåls motstånd mot att ändra sin rörelse. Tröghet beror på massan: större massa ger större tröghet.
- Resulterande kraft
- Summan av alla krafter som verkar på ett föremål. Är den noll ändras inte föremålets rörelse.
- Massa
- Ett mått på hur mycket materia ett föremål innehåller, mätt i kilogram. Massan avgör också hur stor tröghet föremålet har.
- Konstant hastighet
- Rörelse med samma fart i samma riktning utan förändring, det vill säga utan acceleration.
Vanliga svårigheter
Tror att rörelse kräver en ständig kraft
Många tänker att något som rör sig måste ha en kraft som hela tiden driver det framåt, och att rörelsen upphör så snart kraften tar slut. Enligt Newtons första lag är det tvärtom: utan resulterande kraft fortsätter farten och riktningen oförändrade. Det är friktion och luftmotstånd, inte avsaknaden av en drivande kraft, som bromsar saker i vardagen.
Blandar ihop tröghet med en kraft
Tröghet är inte en kraft som trycker eller drar i något, det är en egenskap hos föremålet självt: dess motstånd mot att ändra rörelse. En tung sten har stor tröghet, men det är inte stenen som utövar en kraft på sig själv. Det krävs en kraft utifrån, till exempel en knuff, för att ändra rörelsen, och ju större trögheten är, desto mindre ändras rörelsen av samma knuff.
Förstår inte varför bilbältet behövs trots tröghetslagen
Just eftersom rörelsen fortsätter av sig själv enligt tröghetslagen är bilbältet nödvändigt. När bilen bromsar vill din kropp fortsätta med den tidigare farten. Utan en kraft som bromsar dig tillsammans med bilen fortsätter kroppen rakt fram, rakt in i vindrutan eller framsätet. Bältet ger den kraft som annars saknas.
Vanliga missuppfattningar
- Rörelse kräver kraft. Eleven tror att ett föremål som rör sig med konstant hastighet behöver en kraft i rörelseriktningen, och att rörelsen upphör när kraften tar slut. Enligt Newtons första lag behövs ingen resulterande kraft för att hastigheten ska vara konstant.
I verkligheten
Du står upp i en buss som bromsar in hastigt vid en hållplats
Din kropp fortsätter röra sig framåt med bussens tidigare fart enligt tröghetslagen, medan bussen själv saktar ned under dig. Håller du inte i dig fortsätter du framåt tills du tar emot dig mot ett säte eller en stång, som då utövar kraften som till slut bromsar dig.
En curlingsten glider långt över isen efter en enda knuff
Friktionen mellan stenen och isen är mycket liten, så nästan ingen bromsande kraft verkar på stenen efter knuffen. Enligt tröghetslagen fortsätter stenen då länge med nästan oförändrad fart, och den lilla friktion som faktiskt finns bromsar den bara gradvis.
Tips
- Testa dukknepet: dra snabbt ut en duk under ett glas som står stilla på den. Kraften från duken verkar så kort tid att glaset, tack vare sin tröghet, knappt hinner röra sig, medan duken själv glider undan.
- Lägg märke till din egen kropp i bussen eller bilen: när fordonet startar känns det som om du pressas bakåt, och när det bromsar känns det som om du pressas framåt. I båda fallen är det egentligen din kropp som vill fortsätta med sin tidigare rörelse medan fordonet ändrar fart under dig.
- Fråga dig alltid först: finns det en resulterande kraft på föremålet eller inte? Är svaret nej vet du direkt att farten och riktningen är oförändrade, utan att du behöver fundera på vad som skulle 'hålla rörelsen igång'.
Testa dig själv
1. Varför fortsätter en ishockeypuck glida långt på is, men stannar nästan direkt om den glider på asfalt?
På is är friktionen mellan pucken och underlaget mycket liten, så nästan ingen bromsande kraft verkar på pucken. Enligt Newtons första lag fortsätter den då med nästan samma fart. På asfalt är friktionen mycket större, vilket snabbt ger en bromsande kraft som minskar farten. Skillnaden ligger i hur stor den motverkande kraften är, inte i någon skillnad i tröghetslagen själv.
2. Varför åker du framåt mot ratten eller framsätet när bilen bromsar tvärt, trots att ingen kraft verkar trycka dig framåt?
Det finns ingen framåtriktad kraft. Din kropp vill bara fortsätta med den fart den redan hade, enligt tröghetslagen. Bilen bromsar, men utan bälte eller krockkudde finns ingen kraft som bromsar dig i samma takt, så du fortsätter framåt relativt bilen tills något till slut utövar en kraft som stoppar dig.
3. En tom kundvagn och en fullastad kundvagn rullar bredvid varandra med exakt samma fart. Vilken är svårast att stoppa, och varför?
Den fullastade vagnen är svårast att stoppa. Den har mycket större massa och därför större tröghet, så den motsätter sig förändringar av sin rörelse kraftigare. Det krävs en större kraft, eller en längre tid med samma kraft, för att bromsa den fullastade vagnen till stillastående jämfört med den tomma.
Ur kursplanen
- Fysik åk 7–9 · Fysiken i naturen och samhället
Krafter, rörelser och rörelseförändringar samt hur kunskaper om detta kan användas, till exempel i frågor om trafiksäkerhet.
- Fysik nivå 1a1 · Krafter och rörelse
Likformig och likformigt accelererad rätlinjig rörelse. Krafter och impuls som orsak till förändring av hastighet och rörelsemängd.
- Fysik nivå 1b · Krafter och rörelse
Likformig och likformigt accelererad rätlinjig rörelse. Krafter och impuls som orsak till förändring av hastighet och rörelsemängd.
Källa: Skolverket, centralt innehåll.
Hänger ihop med
Bygger på
Träna vidare – gratis
Det här ämnet har inga egna träningsuppgifter än. De här närliggande ämnena har lösta exempel och uppgifter som anpassar sig efter dig: