伽利略认为,如果一个物体在运动,只要没有让它加速或减速的原因,它就会保持原来的速度继续运动下去。这似乎与人们的日常经验不太相符——球被踢出去之后,没有任何人去碰它也会停下来,这怎么解释呢?伽利略经过观察和实验发现,球踢出去之后并不是没有受力,在空中它会受到空气的阻力,落地后也会遇到来自地面的和球运动方向相反的摩擦力。很明显,球在摩擦力大的草地上很快就会停下来,在光滑的大理石地面很久都停不下来。摩擦力越小,球就会滚得越远,可以想象,如果摩擦力消失了,球就会一直滚下去。
后来,法国科学家笛卡尔进一步补充:如果运动的物体不受任何外力的作用,不仅速度不变,而且运动方向也不会改变。最后,牛顿把这些现象总结为一条重要的科学定律一一牛顿第一定律:一切物体都有保持静止或者匀速直线运动的性质。这种性质也就是前面我们提到过的“惯性”。
既然牛顿第一定律告诉我们,没有力也可以有运动,那么是不是从此力就和运动没有关系了呢?牛顿说:当然不是!力是改变物体运动速度和方向的原因。他又补充了一个定律一一牛顿第二定律,定量描述了力作用在物体上的效果。这个定律是这么说的:物体受到合外力的作用会产生加速度,加速度的方向与合外力的方向相同,大小与合外力的大小成正比,与物体的质量成反比。