Формулируя свой аксиомы, Ньютон стремился описать «истинное» движение тел, т.е. их движение по отношению к абсолютному пространству. Однако в современной физике свойства пространства считаются зависящими от выбора системы отсчёта. Из всевозможных систем выберем те, в которых пространство и время обладают свойствами симметрий (пространство – однородно и изотропно, а время – однородно). Именно относительно систем отсчёта (а не абсолютного пространства) мы будем рассматривать в дальнейшем все движения, совершаемые телами.
Первое, что нас будет интересовать, – это характер движения изолированной материальной точки, т.е. тела бесконечно удалённого от всех остальных тел.
Согласно первому закону Ньютона, любое тело сохраняет свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока оно остаётся изолированным..
Это уже закон инерций. Поскольку он справедлив в рассматриваемых системах отсчёта, их называют инерциальными.
Формулируя свой первый закон, Ньютон ссылался на труды Галилея, хотя, судя по начальным наброскам, наибольшее влияние на него оказали работы Декарта. Ведь именно он впервые дал правильную трактовку явлений инерции и сформулировал данный закон.
В соответствии с законом инерции изолированное тело способно находится лишь в одном из двух следующих состояний: оно может либо покоиться, либо двигаться равномерно и прямолинейно, т.е. с постоянной скоростью V. Объединяет эти оба два случая то, что ускорение тела равно нулю.
Строго говоря, изолированных тел в природе не существует. Поэтому первый закон Ньютона описывает не реальную, а воображаемую ситуацию и должен пониматься так: ускорение любой частицы убывает по мере удаления от неё окружающих тел.
Подчеркнём, что это имеет место лишь в инерциальных системах отсчета. В неинерциальных системах отсчёта, пространства и время в которых не обладают свойствами симметрий, любому первоначально покоящемуся изолированному телу ничто не мешает уже в следующий момент времени прийти в движение, вдоль какого либо направления. (Ведь в таких системах отсчета пространство не изотропно, и поэтому в нем существуют выделение направления, вдоль которых может начаться движение.)
При этом тело, движущееся с некоторой начальной скоростью, может без каких бы то ни было причин остановится в одной или другой точке. Такие точки в неоднородном пространстве уже не равноправны.
И наоборот, в инерциальных системах отсчёта первоначально покоящееся изолированное тело так и будет продолжать покоится, а имеющее начальную скорость – продолжать неограниченно движение по инерций. По этой причине данные системы отсчёта и называются инерциальными.
Первый закон Ньютона - существуют такие системы отсчёта, относительно которых поступательно движущиеся тела сохраняют свою скорость постоянной, если на них не действуют другие тела или действие других тел компенсируется.
Инерциальная система отсчёта - это система отсчёта, относительно которой свободная материальная точка, не подверженная действию других тел, движется равномерно и прямолинейно.
Принцип относительности Галилея - все механические явления в различных инерциальных системах отсчёта протекают одинаково. Это означает, что никакими механическими опытами проводимыми в данной инерциальной системе отсчёта невозможно установить покоится она или движется равномерно прямолинейно. Принцип Галилея справедлив при движении систем отсчёта со скоростью малой по сравнению со скоростью света.
Масса - физическая величина, являющаяся мерой инерционных свойств тела называется инертной массой этого тела. В этом смысле масса выступает как свойство тел не поддаваться изменению скорости как по величине, так и по направлению.
Сила - векторная величина, являющаяся мерой механического воздействия на тело со стороны других тел или полей, в результате которого тело приобретает ускорение или изменяет свою форму и размеры (деформируется). В каждый момент времени сила характеризуется величиной, направлением в пространстве и точкой приложения.