Emelt fizika érettségi esszé 1.1

A korábban meghirdetett esszé témára itt egy lehetséges megoldás, hiszen az esszét mindenki a saját stílusában készíti el.

Newton első törvénye (tehetetlenség törvénye)*: Minden test egyenes vonalú, egyenletes mozgást végez, vagy nyugalomban van, amíg egy másik test vagy mező ennek megváltoztatására nem kényszeríti.

Newton második törvénye: A testre ható erő megegyezik a test időegységre eső lendületváltozásával:   

Ha a tömeg állandó, akkor:  

Newton harmadik törvénye: Ha az egyik test erőt fejt ki a másikra, akkor a másik is erőt fejt ki az elsőre. A kölcsönhatásban az erők egyforma nagyságúak, azonos hatásvonalúak, ellentétes irányúak.

Arisztotelész a testek alapállapotának a nyugalmat tekintette. Úgy indokolt, hogy a testek mozgatásához (még az egyenletes mozgatásához is) erőkifejtésre van szükség, ha az erő megszűnik a mozgás is előbb-utóbb megszűnik.

Newton ezt a gondolatot módosította, alapállapotnak a nyugalmat vagy az egyenes vonalú egyenletes mozgást nevezte. Úgy indokolt, hogy az egyenletes mozgatáshoz szükséges erő a súrlódás és közegellenállás legyőzéséhez szükséges, így egy mozgásban lévő tárgy egy súrlódásmentes felületen örökre mozgásban maradna erőhatás nélkül is. Newton úgy gondolta, hogy az erő nem a mozgatáshoz szükséges, hanem a mozgásállapot megváltoztatásához. Az eredő erő nagysága a tárgy gyorsulásával egyenes arányos, nem a sebességével. A tárgyakat nagyobb erővel azért tudjuk gyorsabban húzni, mert nagyobb súrlódási és közegellenállási erőt tudunk vele legyőzni.

Newton elvetette a korábbi kétféle mozgás elvét. A tárgyak mozgását, mozgásállapotváltozását a környezet hatásával indokolta, ahol a környezet lehet egy tárgy vagy egy mező. A tárgyak esését nem „nehéz természetükkel”, hanem a Föld által kifejtett gravitációs erővel magyarázta. (Arisztotelész állítását, miszerint a nehezebb tárgyak gyorsabban esnek, Galilei már korábban cáfolta a lejtőn végzett kísérletek alapján.)

*Bár a fent megfogalmazott verzió a "hivatalosan elfogadott", sajnos nem helyes. Meg is mutatom, miért.

Tételezzük fel, hogy Newton első törvénye a tehetetlenség törvénye (minden test egyenesvonalú ....). Mindig igaz ez a törvény? Könnyen beláthajuk, hogy nem, hiszen egy kanyarodó villamoson úgy borulhat fel egy bőrönd, hogy rá se test se mező nincs hatással. Tehát a tehetetlenség törvénye korlátozott érvényben igaz, és így a törvénynek illenék megadni az érvényesség körét. Erre azt szokás mondani, hogy a tehetetlenség törvénye inerciarendszerben igaz. Ha az ember megkérdezi, hogy jó, jó, de mi az az inerciarendszer, akkor erre azt szokás válaszolni, olyan vonatkoztatási rendszer, amelyben igaz a tehetetlenség törvénye. Érezzük, ahogy a kör bezárult? Ezt hívják körbeforgó definíciónak.

Logikailag helyesen így néz ki:

Adott a tehetetlenség törvénye. Ez nem mindenhol igaz (pl.: a Földön sem, bár a hiba gyakran elhanyagolható). Nevezzük inerciarendszernek azt a vonatkoztatási rendszert, ahol igaz! Newton első törvénye: ilyen rendszer (inerciarendszer) létezik.

(ettől függetlenül az érettségire mindenkinek a fönti verziót ajánlom)