8.2-First Law of Motion
8.2-First Law of Motion Important Formulae
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- Identify examples and situations that illustrate the use of Newton’s first Law of motion and Inertia.
8.2-First Law of Motion
The First Law of Motion, also known as Newton's First Law, states that:
"An object at rest will remain at rest, and an object in motion will remain in motion, unless acted upon by an external unbalanced force."
This law defines the concept of inertia and helps us understand the behavior of objects when no external forces are acting on them. In simple terms, it implies that an object will continue its state of rest or uniform motion in a straight line unless a force changes that state.
The First Law is sometimes referred to as the Law of Inertia. Inertia is the property of an object that resists changes in its motion. The more massive an object is, the greater its inertia. This means heavier objects are harder to start moving or to stop once they are in motion.
Mathematically, the law can be expressed as:
If no external force acts on an object, the velocity of the object remains constant. In formula terms, this can be written as:
$\sum F = 0 \quad \Rightarrow \quad \frac{d}{dt} \vec{v} = 0$
Where:
- $\sum F$ is the sum of the external forces acting on the object (equal to zero).
- $\frac{d}{dt} \vec{v}$ represents the rate of change of velocity, which is zero when no external force is acting.
This means that if the net external force acting on an object is zero, there will be no change in its velocity. In other words, the object will either remain at rest or continue moving at a constant velocity along a straight line.
Inertia is a fundamental concept in understanding motion. It explains why passengers feel a jolt when a car suddenly accelerates or brakes—because their bodies tend to resist the change in motion caused by the car's movement.
Similarly, objects at rest, like a book placed on a table, stay at rest unless acted upon by a force such as a push. The table exerts an upward force on the book, which balances the gravitational pull, and thus, the book remains stationary.
The First Law of Motion laid the foundation for later developments in physics, especially Newton's Second and Third Laws, which further describe the relationship between force, mass, and acceleration.
Key points to remember:
- The First Law explains the concept of inertia.
- Objects do not change their state of motion unless acted upon by an external force.
- It applies to both objects at rest and objects in uniform motion.
In everyday life, examples of the First Law include:
- A ball resting on the ground stays at rest until you apply a force to move it.
- If you're in a moving car and it suddenly stops, your body continues to move forward until the seatbelt or another force slows you down.
Thus, the First Law of Motion introduces us to the idea that forces are necessary to change the motion of an object, and without a force, an object will maintain its current state, whether it's at rest or moving at a constant velocity.
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8.2-First Law of Motion
पहला गति का नियम, जिसे न्यूटन का पहला नियम भी कहा जाता है, यह कहता है कि "कोई भी वस्तु तब तक अपनी स्थिति में कोई परिवर्तन नहीं करती जब तक उस पर बाहरी बल न लगे।" इसका मतलब है कि अगर कोई वस्तु स्थिर है तो वह स्थिर रहेगी, और यदि कोई वस्तु गति कर रही है, तो वह अपनी गति बनाए रखेगी, जब तक उस पर बाहरी बल का प्रभाव न हो। इसे इर्शिया (Inertia) भी कहा जाता है।
इर्शिया (Inertia): इर्शिया वह प्रवृत्ति है, जिसके द्वारा एक वस्तु अपनी स्थिति को बनाए रखती है। इसका मतलब है कि कोई भी वस्तु अपनी गति या विश्राम की अवस्था को बदलने के लिए बल का विरोध करती है।
न्यूटन के पहले नियम को समझने के लिए एक सामान्य उदाहरण लिया जा सकता है: जब हम एक गाड़ी को रोकते हैं, तो गाड़ी का शरीर अचानक रुकता है, लेकिन उसमें बैठे व्यक्ति का शरीर उसी गति से आगे की ओर बढ़ता है। यह इर्शिया के कारण होता है।
गति और स्थिति: इस नियम के अनुसार, जब तक कोई बाहरी बल किसी वस्तु पर कार्य नहीं करता, तब तक वह वस्तु अपनी स्थिति या गति को बनाए रखती है। इसका अर्थ है कि वस्तु अपनी स्थिति (स्थिरता या गति) में परिवर्तन के लिए किसी बाहरी बल का सामना करती है।
यदि एक वस्तु पर कोई बाहरी बल कार्य करता है, तो वह वस्तु अपनी गति में परिवर्तन करेगी। इस परिवर्तन की दर वस्तु के द्रव्यमान पर निर्भर करती है।
न्यूटन का पहला नियम और द्रव्यमान: न्यूटन का पहला नियम द्रव्यमान के बारे में भी एक महत्वपूर्ण जानकारी देता है। इसका मतलब है कि अधिक द्रव्यमान वाली वस्तु में इर्शिया अधिक होती है। उदाहरण के लिए, भारी वस्तु (जैसे कार) को रुकने के लिए अधिक बल की आवश्यकता होती है, जबकि हल्की वस्तु (जैसे बॉल) को रुकने के लिए कम बल चाहिए।
समीकरण (Formula): यदि कोई वस्तु स्थिर है या एक समान गति से चल रही है, तो उस पर कोई बाहरी बल कार्य नहीं कर रहा है। इसे न्यूटन का पहला नियम कहा जाता है।
न्यूटन के पहले नियम के तहत, किसी वस्तु की गति में परिवर्तन तब होगा जब उस पर बाहरी बल कार्य करेगा। इस नियम को सूत्र के रूप में लिखा जा सकता है:
$F = 0$ (जब कोई बाहरी बल नहीं होता है, तो गति में कोई परिवर्तन नहीं होता)
यह सूत्र बताता है कि यदि बाहरी बल शून्य है, तो वस्तु अपनी वर्तमान अवस्था में बनी रहती है।
न्यूनतम बल (Minimum Force): यदि बाहरी बल बहुत कम होता है, तो भी वस्तु की गति में थोड़ा सा परिवर्तन हो सकता है, लेकिन वह परिवर्तन केवल बाहरी बल के प्रभाव में ही होगा।
न्यूटन का पहला नियम यह स्पष्ट करता है कि कोई वस्तु अपनी अवस्था में तब तक बनी रहती है जब तक उस पर बाहरी बल न लगे। यह नियम गतिशीलता और स्थिरता दोनों के लिए लागू होता है।