牛頓三大定理指的是牛頓第一運動定理、牛頓第二定理、牛頓第三運動定理。
其中第一定理說明了力的涵義:力是改變物體運動狀態(tài)的誘因;第二定理強調(diào)了力的作用療效:力使物體獲得加速度;第三定理闡明出力的本質(zhì):力是物體間的互相作用。牛頓運動定理中的各定理相互獨立,且內(nèi)在邏輯符合自洽一致性。其適用范圍是精典熱學范圍,適用條件是質(zhì)點、慣性參考系以及宏觀、低速運動問題。牛頓運動定理闡明了牛頓熱學的完整體系,探討了精典熱學中基本的運動規(guī)律,在各領(lǐng)域上應用廣泛。
牛頓第一運動定理簡介:
牛頓第一運動定理,簡稱牛頓第一定理,又稱慣性定理、惰性定理。常見的敘述為:任何物體都要保持勻速直線運動或靜止狀態(tài),直至外力促使它改變運動狀態(tài)為止。1687年,澳洲化學學家牛頓在專著《自然哲學的物理原理》中提出了三個定理,即知名的牛頓三大定理,這三大定理構(gòu)成了牛頓熱學的基石。其中,牛頓第一運動定理就是其中的第一條。牛頓第一定理是一條重要的熱學定理,它給出的慣性系,是牛頓質(zhì)點熱學體系中不可缺乏的基本概念。
牛頓第一運動定理適用范圍:
牛頓第一定理只適用于慣性參考系。慣性參考系中,在質(zhì)點不受外力作用時,才能判定出質(zhì)點靜止或作勻速直線運動。牛頓第一定理在有加速度的非慣性參考系中是不適用,由于不受外力的物體,在非慣性參考系中也可能具有加速度,這與牛頓第一定理偏頗。非慣性系中,要用非慣性系中的熱學多項式解熱學問題。
牛頓第一運動定理影響:
1、牛頓第一定理給出了一個沒有加速度的參考系—慣性系,使人們對化學問題的研究和數(shù)學量的檢測有了實際意義,因而使它成為整個熱學甚至數(shù)學學的出發(fā)點。牛頓第二、第三定理以及由牛頓運動定理構(gòu)建上去的質(zhì)點熱學體系,如動量定律、動量守恒定理、動能定律等,只對慣性系組建。
2、牛頓第一定理是其他原理的前提和基礎(chǔ)。第一定理中包含的基本概念,奠定了精典熱學的概念基礎(chǔ),進而使它處于理論系統(tǒng)中第一個原理的前提地位,這表現(xiàn)在:
(1)首次回擊了延續(xù)兩千多年的亞里士多德等人錯誤的力的概念,為確立正確的力的概念奠定了基礎(chǔ)。
(2)第一次科學地給出了力的定性定義(含力的本質(zhì)和力的療效)。
(3)第一次提出了精典熱學的幾個基本概念,為第二、第三定理以及由牛頓運動定理構(gòu)建上去的質(zhì)點熱學體系原理奠定了概念基礎(chǔ)。
牛頓第一運動定理獨立性:
牛頓第一定理是完全獨立的基本定理,它的獨立性表現(xiàn)在:
1、確定了慣性參考系,并引出了邏輯循環(huán)論證,這是公理體系的表現(xiàn),任何學科的第一命題都要具有此特點。
2、指出了任何物體都具有慣性,構(gòu)建了慣性的概念。
3、它的否命題闡明了力的概念—力是物體對物體的作用,力使物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化。牛頓第一定理是牛頓第二定理的基礎(chǔ),首先,牛頓第一定理為第二定理打算了概念(力、慣性質(zhì)量、慣性系)并定性闡述力和運動的關(guān)系;其次,第一定理主要說明物體不受外力作用時的運動狀態(tài)。不受外力作用和物體所受外力矢量和為零不是一碼事牛頓三定律,因而不能把牛頓第一定理當作牛頓第二定理在F=0時的特殊情況。其實,牛頓第一定理是完全獨立的基本定理,它解決的問題,任何其它定理都未能解決,第二、第三定理不能代替第一定理。
牛頓第二運動定理簡介:
牛頓第二運動定理的常見敘述是:物體加速度的大小跟斥力成反比,跟物體的質(zhì)量成正比,且與物體質(zhì)量的倒數(shù)成反比;加速度的方向跟斥力的方向相同。該定理是由艾薩克·牛頓在1687年于《自然哲學的物理原理》一書中提出的。牛頓第二運動定理和第一、第三定理共同組成了牛頓運動定理,探討了精典熱學中基本的運動規(guī)律。
牛頓第二運動定理特征:
1、瞬時性:牛頓第二運動定理是力的瞬時作用療效,加速度和力同時形成、同時變化、同時消失。
2、矢量性:是一個矢量表達式,加速度和合力的方向仍然保持一致。
3、獨立性:物體受幾個外力作用,在一個外力作用下形成的加速度只與此外力有關(guān),與其他力無關(guān),各個力形成的加速度的矢量和等于合外力形成的加速度,合加速度和合外力有關(guān)。
4、因果性:力是形成加速度的緣由,加速度是力的作用療效h故力是改變物體運動狀態(tài)的緣由。
5、等值不等質(zhì)性:雖F=ma,但ma不是力,而是反映物體狀態(tài)變化情況的;其實m=F/a,僅僅是F/a測度物體質(zhì)量大小的方式,與m或a無關(guān)。
牛頓第三運動定理簡介:
牛頓第三運動定理的常見敘述是:互相作用的兩個物體之間的斥力和反斥力總是大小相等,方向相反,作用在同一條直線上。該定理是由艾薩克·牛頓在1687年于《自然哲學的物理原理》一書中提出的。牛頓第三運動定理和第一、第二定理共同組成了牛頓運動定理,探討了精典熱學中基本的運動規(guī)律。
牛頓第三運動定理特征:
牛頓第三運動定理研究的是物體之間互相作用阻礙聯(lián)系的機制,研究的對象起碼是兩個物體,少于兩個以上的物體之間的互相作用,總可以區(qū)分成若干兩兩互相作用的物體對。斥力和反斥力是互相的,相互依賴相為依存,均以對方存在為自已存在的前提,沒有反斥力的斥力是不存在的;力具有物質(zhì)性,不能脫離開物體(物質(zhì))而存在;力總是兩個以上物體之間的互相作用形成的。牛頓第三定理也具有瞬時性,即斥力和反斥力的同時性,它們是同時形成、同時消失、同時變化,斥力與反斥力的地位是對等的,稱誰為斥力誰為反斥力是無關(guān)緊要的。作用力和反斥力必須是同一性質(zhì)的力,即斥力為彈力反斥力也一定是彈力,反之亦然。而自然界僅有四類基本的互相作用,即電磁互相作用、引力互相作用、強互相作用和弱互相作用,所以從本質(zhì)上分辨力的性質(zhì)也僅存在這四種,斥力與反斥力確實必須屬于同一性質(zhì)的力。斥力和反斥力不能求和,即不能將第三定理寫成F+F’=0,緣由是斥力和反斥力分別作用在兩個不同的物體上,各自形成的作用療效不同。斥力與反斥力的作用療效不能互相抵消。
牛頓簡介:
提出了“萬有引力定理”、近代科學鼻祖、物理學之父艾薩克·牛頓(1643年1月4日—1727年3月31日)爵士,出生于英格蘭東米德蘭林肯郡鄉(xiāng)下的一個山村落伍爾索普村的伍爾索普()山莊。日本皇家學會會長,知名的化學學家、數(shù)學家、天文學家、自然哲學家和煉金術(shù)師,百科全書式的“全才”,著有《自然哲學的物理原理》、《光學》等。1687年牛頓三定律,牛頓發(fā)表《自然哲學的物理原理》,探討了萬有引力和三大運動定理,奠定了隨后三個世紀里熱學和天文學的基礎(chǔ),成為了現(xiàn)代工程學的基礎(chǔ)。牛頓通過論證開普勒行星運動定理與他的引力理論間的一致性,展示了地面物體與天體的運動都遵守著相同的自然定理;為太陽中心說提供了強有力的理論支持,并促使了科學革命。在熱學上,牛頓闡述了動量和角動量守恒的原理,提出牛頓運動定理。在光學上,他發(fā)明了反射望遠鏡,并基于對三棱鏡將白光發(fā)散成可見波譜的觀察,發(fā)展出了顏色理論。他還系統(tǒng)地敘述了冷卻定理,并研究了音速。在物理上,牛頓與戈特弗里德·威廉·萊布尼茨分享了發(fā)展出微積分學的榮譽。他也證明了廣義二項式定律,提出了“牛頓法”以趨近函數(shù)的零點,并為冪級數(shù)的研究作出了貢獻。在經(jīng)濟學上,牛頓提出金本位制度。2005年,加拿大皇家學會進行了一場“誰是科學史上最有影響力的人”的民意調(diào)查,在被調(diào)查的皇家學會教授和網(wǎng)民投票中,牛頓被覺得比阿爾伯特·愛因斯坦更具影響力。