Newtons 1. lov forteller at et legeme som ikke er utsatt for noen eksterne krefter (eller der de eksterne kreftene motvirker hverandre) vil enten stå stille eller bevege seg med en konstant hastighet. Matematisk kan vi skrive det slik:
\sum F = 0 \quad \Longleftrightarrow \quad a = 0
der $\sum F$ er summen av alle kreftene som viker på legemet, og $a$ er akselerasjonen til legemet.
+ Eksempel: Et eple på et bord
Oppgave: Et eple ligger i ro på et bord. Massen til eplet er 100 gram. Vi vil finne normalkraften som virker på eplet.
Frittlegemediagram:
– Kun tyngdekraften, $\textcolor{blue}{G}$, og normalkraften, $\textcolor{green}{N}$, virker på eplet.
– Husk at et frittlegemediagram alltid skal inneholde akser. Her virker begge kreftene i vertikal retning og vi kan velge positiv retning oppover.
Newtons 1. lov: Siden eplet ligger i ro, kan vi bruke Newtons 1. lov.
\begin{aligned}
\sum F & = 0 \\
\Rightarrow \qquad \textcolor{green}{N} - \textcolor{blue}{G} & = 0
\end{aligned}Utregning: Tyngdekraften er $\textcolor{blue}{G} = \textcolor{blue}{mg}$ der $g = 9.81$m/s$^2$ er tyngdeakselerasjonen.
N - mg = 0
Målvariabelen er normalkraften. Derfor rydder vi i ligningen slik at $N$ står alene:
\begin{aligned}
& \textcolor{red}{N} - mg = 0 & \quad | + mg\\
\Rightarrow \quad & \textcolor{red}{N} = mg
\end{aligned}Nå har vi kun kjente størrelser på høyre side og målvariabelen vår på venstre side. Derfor er vi klare til å sette inn størrelsene. Husk at vi må bruke grunnenhetene og at 100g kan skrives som 0.100kg.
\textcolor{red}{N}=0.100 \textnormal{kg} \cdot 9.81 \textnormal{m}/\textnormal{s}^2=0.981 \textnormal{N}Legg merke til at 1 N = 1 kgm/s$^2$.
Konklusjon: Normalkraften 0.981N og virker oppover.
+ Eksempel: Et eple henger i en snor
Oppgave: Et eple henger stille i en snor. Massen til eplet er 100 gram. Vi vil finne snorkraften som virker på eplet.
Frittlegemediagram:
– Kun tyngdekraften, $\textcolor{blue}{G}$, og snorkraften, $\textcolor{green}{S}$, virker på eplet.
– Husk at et frittlegemediagram alltid skal inneholde akser. Her virker begge kreftene i vertikal retning og vi kan velge positiv retning oppover.
Newtons 1. lov: Siden eplet henger i ro, kan vi bruke Newtons 1. lov.
\begin{aligned}
\sum F & = 0 \\
\Rightarrow \qquad \textcolor{green}{N} - \textcolor{blue}{S} & = 0
\end{aligned}Utregning: Tyngdekraften er $\textcolor{blue}{G} = \textcolor{blue}{mg}$ der $g = 9.81$m/s$^2$ er tyngdeakselerasjonen.
S - mg = 0
Målvariabelen er snorkraften. Derfor rydder vi i ligningen slik at $S$ står alene:
\begin{aligned}
& \textcolor{red}{S} - mg = 0 & \quad | + mg\\
\Rightarrow \quad & \textcolor{red}{S} = mg
\end{aligned}Nå har vi kun kjente størrelser på høyre side og målvariabelen vår på venstre side. Derfor er vi klare til å sette inn størrelsene. Husk at vi må bruke grunnenhetene og at 100g kan skrives som 0.100kg.
\textcolor{red}{S}=0.100 \textnormal{kg} \cdot 9.81 \textnormal{m}/\textnormal{s}^2=0.981 \textnormal{N}Legg merke til at 1N = 1 kgm/s$^2$.
Konklusjon: Snorkraften er 0.981N og virker oppover.
+ Eksempel: Et eple faller fort
Oppgave: Hvor stor må luftmotstanden være for at eplet skal falle med konstant hastighet?
Frittlegemediagram:
– Kun tyngdekraften, $\textcolor{blue}{G}$, og luftmotstanden, $\textcolor{green}{L}$, virker på eplet.
– Husk at et frittlegemediagram alltid skal inneholde akser. Her virker begge kreftene i vertikal retning og vi kan velge positiv retning oppover.
Newtons 1. lov: Siden eplet faller med konstant hastighet, kan vi bruke Newtons 1. lov.
\begin{aligned}
\sum F & = 0 \\
\Rightarrow \qquad \textcolor{green}{L} - \textcolor{blue}{G} & = 0
\end{aligned}Utregning: Tyngdekraften er $\textcolor{blue}{G} = \textcolor{blue}{mg}$ der $g = 9.81$m/s$^2$ er tyngdeakselerasjonen.
L - mg = 0
Målvariabelen er friksjonskraften. Derfor rydder vi i ligningen slik at $L$ står alene:
\begin{aligned}
& \textcolor{red}{L} - mg = 0 & \quad | + mg\\
\Rightarrow \quad & \textcolor{red}{L} = mg
\end{aligned}Nå har vi kun kjente størrelser på høyre side og målvariabelen vår på venstre side. Derfor er vi klare til å sette inn størrelsene. Husk at vi må bruke grunnenhetene og at 100g kan skrives som 0.100kg.
\textcolor{red}{L}=0.100 \textnormal{kg} \cdot 9.81 \textnormal{m}/\textnormal{s}^2=0.981 \textnormal{N}Legg merke til at 1N = 1 kgm/s$^2$.
Konklusjon: Luftmotstanden er 0.981N og virker oppover.