牛頓三定律用三個來解釋大到宇宙、小到落下的蘋果的運動定律。 它是人類400年來探索物質世界最杰出的認識之一。 慣性定律說,物體始終保持勻速直線運動或靜止,直到物體的狀態因外力而改變。 這種變化通過 F=ma 來衡量。 力是物體運動的原因,產生的加速度也是由力引起的。 效果,大小與物體的質量成正比。
如果我們回到牛頓發現這個公式的時代,如何用F=ma來衡量力的大小,即如何確定m和a的大小。 首先我們來看看如何測量加速度a。 (想一想)根據定義,加速度是速度的變化。 理論上我們可以使用秒表和刻度尺來測量加速度(它只是加速度的近似值)。 那么質量是如何衡量的呢? 有人說他們使用彈簧秤,這很接近,但并不完全正確。 因為彈簧秤衡量的是物體在地球引力作用下的作用,mg(這里有一個隱含的假設,即引力質量和運動質量相同。愛因斯坦的廣義相對論是基于假設基本重力質量和運動質量相同,但是在沒有重力的情況下可以測量嗎?)可以通過以下方式測量:我們可以先定義一個標準物體為1公斤,連接一個水平彈簧,使用用同樣的力使1公斤物體彈簧伸長一段距離,然后換另一個物體用同樣的力觀察伸長的距離。 我們知道彈簧的拉力為F=-Kx(彈性系數乘以變化量),我們可以用這個公式與F=ma結合起來。 我們知道F=-Kx1=m1a=Kx2=m2a,因此得到m1/m2=x1/x2,因此可以通過彈簧伸長量和標準質量來標定物質的質量。
將上面的關系展開,我們可以看到,在上面的彈簧系統中-Kx=ma=mdx^2/dt,因為a=dx^2/dt,所以這個關系也可以用二階微分方程來表達。 什么函數 導數等于其自身呢? 指數函數,三角函數,這里我們可以用余弦函數x=Acos(t)來近似,A是彈簧釋放前的初始狀態,因為當t=0時,cos(t)=1,那么運動曲線彈簧在理想狀態下的應該是一條余弦曲線,但實際上我們看到的是一條振幅不斷衰減的周期曲線,說明存在著一個抵消彈簧拉力(阻尼)的力。 這個力量是什么? 摩擦! ! 摩擦就這樣誕生了,中學做斜面受力分析時斜面推導公式,那個煩人的摩擦一直讓我困惑,老師講了七遍也解釋不清楚。 可以看出,通過F=ma斜面推導公式,推導出彈簧的運動方程、摩擦力,當然還有向心力等(有離心力嗎?哈哈哈哈)。 了解這些效應和物理量,我們就可以描述和解釋世界上的各種運動。
F=ma 和 E=mc^2 非常相似嗎? 它們都是物理的基本定律。 從牛頓三定律出發,我們可以推導出經典物理的許多定理和定律。 重要的不是公式物理資源網,而是公式所包含的內容。 深刻的思想,就像歐幾里得幾何一樣,是建立在幾公里的共立基礎上的,這是非常低級的法則。
當然,有時候慣性定律并不成立! 一般來說,這只適用于慣性系(靜止或均勻參考系)。 對于非慣性系則不然。 例如,如果一架飛機在加速起飛時掉落了一個物體,那么該物體就會向相反的方向(相反的方向)移動。 從飛機上觀察,物體不受外力影響),其運動狀態在不受外力影響的情況下發生變化。 加速起飛的飛機是非慣性系統。 因此,任何定理都有一個前提,使用時必須清楚地了解條件。 對人來說也是如此。 別人的成功經驗不一定對你有效,除非你們處在同一參照系中。