Mengapa Badan Terdorong ke Hadapan Apabila Kereta Berhenti Mengejut?

Apabila pemandu menekan brek dengan kuat, penumpang yang tidak memakai tali pinggang keledar bergerak ke depan, dan kepala serta dada boleh terhentak pada papan pemuka. Ramai orang menganggap ada daya yang menolak badan ke depan. Hakikatnya, tiada daya ke depan yang bertindak pada badan. Brek memperlahankan kereta, tetapi badan penumpang cuba meneruskan gerakannya dengan halaju yang sama seperti tadi. Sifat ini dipanggil inersia.

Hukum gerakan pertama Newton

Hukum gerakan pertama Newton menyatakan bahawa sesuatu jasad kekal pegun, atau terus bergerak lurus dengan halaju malar, selagi daya paduan yang bertindak ke atasnya ialah sifar. Halaju mengambil kira kelajuan dan arah, jadi jasad yang bergerak tidak akan memperlahan, mempercepat atau membelok dengan sendirinya. Dalam kehidupan harian kita jarang melihat hal ini dengan jelas kerana geseran dan rintangan udara sentiasa memperlahankan benda yang bergerak. Jisim pula ialah ukuran inersia: jasad yang lebih berjisim lebih sukar diubah gerakannya.

Apa yang berlaku semasa brek ditekan

Apabila brek ditekan, daya geseran antara tayar dengan permukaan jalan memperlahankan kereta. Kerusi, lantai dan badan kereta turut melambat bersama-sama kereta. Penumpang pula tidak terikat pada kereta. Geseran antara badan dengan kerusi hanya memberi sedikit daya ke belakang, jadi badan tidak melambat sepantas kereta. Akibatnya, badan terus bergerak ke depan dengan halaju yang hampir sama seperti sebelum brek ditekan, manakala kereta di sekelilingnya sudah melambat.

Bagi pemerhati di tepi jalan, keadaan ini mudah difahami: kereta melambat, tetapi penumpang meneruskan gerakan ke depan. Bagi penumpang pula, keadaan itu terasa seperti ditarik ke depan kerana kedudukannya berubah ke arah depan berbanding kereta yang sedang melambat. Perasaan itu tidak bermakna ada daya ke depan yang bertindak ke atasnya.

Peranan tali pinggang keledar

Tali pinggang keledar mengikat penumpang pada kereta dan memberikan daya ke belakang pada badan, supaya badan melambat bersama-sama kereta. Daya yang diperlukan untuk memperlahankan badan bergantung pada jisim badan dan pada kadar badan itu diperlahankan: nyahpecutan yang lebih besar memerlukan daya yang lebih besar. Tali pinggang menyebarkan daya itu pada bahagian badan yang lebih kuat seperti dada, bahu dan pelvis, dan mengelakkan badan diperlahankan secara tiba-tiba melalui hentakan pada papan pemuka atau cermin depan. Tali pinggang keledar mengurangkan risiko kecederaan, tetapi tidak menjamin keselamatan dalam semua kemalangan.

Sejarah penemuan

Selama berabad-abad, ramai orang berpegang pada pandangan yang dikaitkan dengan Aristotle bahawa jasad memerlukan daya yang berterusan untuk terus bergerak. Pandangan itu kelihatan munasabah kerana benda yang kita tolak dalam kehidupan harian memang berhenti apabila kita berhenti menolaknya. Galileo Galilei mengkaji bola yang bergolek pada satah condong dan membuat kesimpulan bahawa jika geseran dapat dibuang, bola akan terus bergerak pada satah mengufuk tanpa memperlahan. Isaac Newton kemudian merumuskan prinsip ini sebagai hukum gerakan pertamanya dalam Principia yang diterbitkan pada 1687.

Bagaimana kita mengetahui hal ini?