在我們所處的化學學世界中，物體之間的互相作用隨處可見、時刻發生，而與之相隨的常常還有運動。從古至今，關于力（互相作用）與運動之間關系的探求未曾停歇。當我們逐步揭露力的神秘面紗，數學學最重要的架構之一——力學，也由此顯露······
牛頓作為數學學的開創者，在《自然哲學的物理原理》一書中描述了大量的運動學與熱學問題，并加以總結概況，奠定了精典熱學的基礎。其中，通過總結對于力與運動的關系的探求歷程，更是得到了對于后世數學學影響重大的三大牛頓運動定理。本節，我們也將自此切入，走進熱學。一．牛頓第一定理——每一個物體都保持它自身的靜止的或則仍然往前均勻地運動的狀態，除非由外加的力促使它改變自身的狀態為止生活中，我們經常會有這樣一個誤區，力是維持運動的誘因。正如我們引領重物，一旦我們停下，這么重物也會跟隨停下。并且，假如我們深入地去想，還會察覺到事實并非這么。例如，把重物換成輕一點的球，這時侯，再度加快，然后撤掉施加的力，球仍然會繼續滾動電磁力和摩擦力的關系，此時物體仍在運動，但并未遭到推力的作用，一段時間后，物感受停止運動，我們曉得，那是由于地面對物體有一個阻力制約它的運動。為此，我們可以曉得，力并非維持運動，而是改變運動，要么是通過正向的作用，促使運動得以推動（就如推進物體促使物體才能運動上去），要么是通過反向的作用，促使運動遭到阻撓（如同地面對于其上運動的球的作用）。牛頓通過認識這一現象，結合伽利略理想實驗得出的推論，概況出了牛頓第一定理，也就是慣性定律（lawof）。而所謂慣性，就是指物體保持原有運動狀態（勻速直線運動或則靜止）的性質。任何物體都具有慣性，慣性也在任何運動中彰顯。機械運動中有平動慣性，熱運動中有熱慣性，電磁運動中有電磁慣性······可是，慣性定理卻也有其限制，在運用時，只能在慣性參考系（參考系相對于地面靜止或則勻速直線運動，備注：地面本身就可以近似看作一良好的慣性系）中，不能適用于非慣性參考系（參考系相對于地面加速運動）。對于非慣性參考系的問題，我們經常有兩種處理途徑：一種是轉換參考系，選擇慣性參考系剖析運動；
另一種，則須要引入慣性力（force）F慣用于取代慣性的作用（慣性力是一種假想力，實際上并不存在，只是為了便捷處理問題引入的概念），若物體質量為m，非慣性系的加速度為a，則物體遭到的慣性力為F慣=-ma二．牛頓第二定理——運動的改變與外加的造成運動的力成比列，而且發生在順著那種力被施加的直線上
這兒引用的對于牛頓第二定理的描述是牛頓在《自然哲學的物理原理》一書中原文的翻譯。這句話假如用公式表示，實際上就是：dp/dt=F,其中p用于描述運動，我們把它叫做動量（），定義為質量與速率的乘積，即p=mv.
在宏觀低速的情況下，因為v對于m的影響可以忽視不計（運動中的物體的質量會遭到其運動的速率的影響，這一點，我們將在狹義相對論的學習中了解，而且由此可知，dp/dt=F的牛頓第二定理的方式是適用于相對論的，而前者不適用于相對論），因而可以將dp/dt=F換成我們更常見的方式（dp/dt=d（mv）/dt=m·（dv/dt）=ma=F）,即F=ma.其實，對于該方式，我們還可以進一步轉化，得：F=m(d2r/dt),我們把這些方式稱作質點的運動多項式，它在涉及力與運動的問題中的運用非常普遍。
牛頓第二定理同樣不適用于非慣性系，同時，我們應該認識到慣性力的公式本身并非牛頓第二定理的彰顯，由于其“作用”的物體的加速度并非是其公式中彰顯的加速度，其中的加速度實際上是非慣性系的加速度，而牛頓第二定理中的加速度是物體本身具有的加速度。
三．牛頓第三定律
——對每位作用存在總是相反且相等的反作用；或則兩個物體彼此的互相作用總是相等的，而且指向對方
任何作用都不是孤立存在的。對于施力物體和受力物體而言，就會遭到等大反向的作用。無論是你引領他人，能感遭到哪個人對你也會形成作用；還是他人拉你，他能感遭到你對他也會有“拉”的作用。而牛頓第三定理就是對這一現象的描述，用公式表示為：FAB=-FBA.其中，若把一個稱作斥力（force），這么另一個就稱作反斥力（force），斥力與反斥力總是成對存在，同時出現，同時消失，沒有主次之分。
四．熱學中的常見力
1.萬有引力
萬有引力是指任意兩個物體之間都存在的吸引力。它的發覺并不是蘋果的功勞，而是胡克、牛頓等科學家通過觀察、測量以及估算總結出的結果。
牛頓對于萬有引力的發覺有重大的貢獻，同時，他也提出了萬有引力定理（lawof）：對于相距距離為r的兩個質量分別為M，m的質點，它們之間的引力為：
F=G·Mm/r2
其中，G為引力常量（），卡文迪許的扭秤實驗在G的數值的檢測方面做出了杰出的貢獻，目前，我們通常覺得電磁力和摩擦力的關系，G=6.67259×10﹣11N·m2/kg2，估算經常取值G=6.67×10﹣11N·m2/kg2.
在萬有引力定理的公式中出現的質量，反映的是物體的引力性質，我們把它叫做引力質量（mass）（mG），從實際意義的角度而言，它和反映物體慣性的慣性質量（mass）（mI）是不同的。對于僅僅遭到月球（質量為mE，直徑為RE）吸引的物體而言，因為此時物體的重力G=mI·g，由萬有引力F=-（G·mEmG/RE3）RE（這兒用了一個單位矢量(RE/RE)賦于原式矢量性）提供（可以近似覺得G=F），因而，可以得到G·mEmG/RE2=mI·g，由此得慣性質量和引力質量之比為mI:mE=G·mE/（g·RE），按照實驗檢測否認，二者之比非常接近1:1，差值占比不超過10﹣11，因而可以覺得慣性質量和引力質量的大小相等（這一點也是廣義相對論中才能得出“等效原理”的前提）。
2.重力
早在小學，我們就學過重力。重力（），是指月球表面附近的物體遭到月球的吸引作用。重力的方向總是豎直向上的，由重力形成的加速度，我們又稱為重力加速度，記作g.重力的方向與重力加速度的方向相同，依照牛頓第二定理，我們可以將重力記作：G=mg.
其實說，我們通常選定地面參考系作為慣性系，并且嚴格地講，因為月球的自轉效應，月球本身并非一個慣性系。對于日情系（慣性系）而言，月球上的物體實際上是隨著月球繞地軸做圓周運動，為此，須要有一個指向地軸的向心力。月球對于在月球表面以及附近的物體，實際上只有萬有引力的作用，我們認識的重力以及繞著地軸做圓周運動所需的向心力，實際上是月球提供的引力的分力。所以，我們要認識到，重力的本質，是月球引力的份量。
3.彈力
彈力（force）是指發生彈性形變的物體，因為要恢復原狀，對于接觸它的物體形成的作用。彈力的表現方式在我們的日常生活中是多種多樣的，常見的三種表現方式分別為：正壓力（）、繩子中的張力（）、彈簧的彈力。這兒主要說明一下后二者。
若繩子與物體遭到外力F的作用，并以加速度a往前運動，此時，取繩子上的一小段△L，質量為△m，它深受前后兩段的張力F1，F2，由牛頓第二定理，可得F1-F2=△ma.其實，此時，繩子上各處的力不相等。并且，假如繩子處于平衡狀態時，這么此時繩子的加速度為0，這么就可以得到推論：繩子上的張力在平衡時處處相等，這個推論經常用于平衡狀態下涉及繩子中張力的物體的受力剖析。
對于彈簧的彈力，在一定限度內，與彈簧的形變量成線性關系：F=-kx（胡克定律（Hooke’slaw）），其中k為彈簧的勁度系數（又稱為勁度（））。我們由此可也以發覺，彈簧的彈力的方向仍舊指向恢復原長的位置，因而，我們把彈簧的彈力也叫做恢復力。在不考慮其他力的作用，但是忽視能量損失的情況下，彈簧的端點會因為慣性，以原長位置為中心，做往復的周期運動，這些運動，我們將之稱為彈簧振子的震動。
4.磨擦力
磨擦力（force）是指兩個互相接觸的物體在沿接觸面相對運動時，或則有相對運動的趨勢時，在接觸面之間形成一對妨礙相對運動的力。
磨擦力主要分為靜磨擦力（force）和滑動磨擦力（force）。
對于靜磨擦力，其大小介于0和最大靜磨擦力Fs之間。而最大靜磨擦力，一般與正壓力成反比，即：
Fs=μs·FN
其中，μs稱作靜磨擦質數（of），它的大小一般與接觸面的材料以及表面情況有關。（這兒強調一點，所謂滾動磨擦力，本質上還是靜磨擦力，而不是動磨擦力）
對于滑動磨擦力，一般在外力超過最大靜磨擦力時形成。滑動磨擦力也與正壓力成反比，即：
Fk=μk·FN
其中，μk稱作滑動磨擦質數（of），它的大小一般與接觸面的材料以及表面情況有關，同時，還與物體之間的相對速率有關（在大多數情況下，隨速率減小而降低）。
通常而言，對于某個給定的接觸面，μs>μk，并且通常二者都大于1.由于在一般的速度的范圍內，可以覺得與速度無關，因而，在一些問題的簡略剖析中，可以覺得μs，μk相等。
在剖析磨擦力f的時侯，我們經常須要考慮正壓力N’（或則考慮它的反斥力——對物體的支持力N），為此，我們可以將物體所受的磨擦力f和接觸面對于物體的支持力N進行合成，得到合力R，我們把這個合力R叫做全反力。之后，我們就可以得到全反力和支持力的最大傾角φ，我們稱之為磨擦角。當接觸面間的磨擦質數為μ時，這么就可以得到：
μ=tanφ，
也可以記作反三角函數的方式，即：
φ=arctanμ
磨擦角可以用于判定物體的運動狀態。設全反力與支持力的傾角為α，則α