Định luật I Newton (định luật quán tính)

Một xe buýt đang chạy thẳng đều thì tài xế đạp phanh gấp. Giải thích vì sao hành khách đứng trong xe bị ngả mạnh về phía trước, dù không ai đẩy họ.

Ta có trước khi phanh, xe và hành khách cùng chuyển động thẳng đều với cùng một vận tốc — hợp lực tác dụng lên cả hệ gần như bằng không.

Khi xe phanh, lực ma sát giữa bánh và đường tác dụng trực tiếp lên khung xe, làm khung xe giảm tốc nhanh. Cơ thể hành khách không chịu lực hãm này trực tiếp, nên theo định luật I, nó có xu hướng giữ nguyên vận tốc cũ.

Vì khung xe chậm lại còn cơ thể hành khách vẫn giữ vận tốc cũ trong khoảnh khắc đó, hành khách chuyển động tương đối về phía trước so với xe. Vậy hiện tượng ngả người không phải do một lực đẩy nào, mà là biểu hiện trực tiếp của quán tính.

Nếu đứng từ ngoài đường quan sát, ta thấy hành khách vẫn tiếp tục chuyển động gần như thẳng đều trong khoảnh khắc xe phanh — đúng như định luật I dự đoán cho một vật không chịu lực hãm trực tiếp. Vậy lời giải thích trên nhất quán khi xét từ hệ quy chiếu gắn với mặt đất.

Trên một chiếc khăn trải bàn có đặt một chiếc đĩa. Nếu giật khăn thật nhanh theo phương ngang, đĩa gần như đứng yên tại chỗ. Nếu kéo khăn từ từ, đĩa bị kéo theo và rơi khỏi bàn. Giải thích sự khác biệt này bằng định luật I Newton.

Ta có lực duy nhất kéo đĩa đi theo khăn là lực ma sát giữa đáy đĩa và mặt khăn. Lực này chỉ tồn tại trong khoảng thời gian khăn còn tiếp xúc với đĩa, tức là rất ngắn nếu giật nhanh.

Khi giật nhanh, khăn thoát khỏi đáy đĩa gần như tức thời, nên lực ma sát chỉ kịp tác dụng lên đĩa trong một thời gian cực ngắn — chưa đủ để làm đĩa thay đổi vận tốc đáng kể. Khi kéo từ từ, khăn tiếp xúc với đĩa lâu hơn nhiều, lực ma sát có đủ thời gian truyền chuyển động cho đĩa, kéo đĩa đi theo.

Do quán tính, đĩa có xu hướng giữ nguyên trạng thái đứng yên; nó chỉ đổi trạng thái khi có đủ thời gian chịu tác dụng của lực. Vậy bí quyết của trò chơi này không phải là kéo mạnh, mà là kéo đủ nhanh để rút ngắn thời gian lực ma sát tác dụng lên đĩa.