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[!--downpath--]艾薩克-牛頓,出色的理論物理學(xué)家,力學(xué)物理的奠基人
牛頓力學(xué)
它是以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ),在17世紀(jì)以后發(fā)展起來(lái)的。直接以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為出發(fā)點(diǎn)來(lái)研究質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng),這就是牛頓力學(xué)。它以質(zhì)點(diǎn)為對(duì)象,著眼于力的概念,在處理質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)問(wèn)題時(shí),須分別考慮各個(gè)質(zhì)點(diǎn)所受的力,然后來(lái)推斷整個(gè)質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。牛頓力學(xué)認(rèn)為質(zhì)量和能量各自獨(dú)立存在,且各自守恒,它只適用于物體運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于光速的范圍。牛頓力學(xué)較多采用直觀的幾何方法,在解決簡(jiǎn)單的力學(xué)問(wèn)題時(shí),比分析力學(xué)方便簡(jiǎn)單。
牛頓第一定律:一切物體在沒(méi)有受到力的作用時(shí),總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
牛頓第二定律:物體在受到合外力的作用會(huì)產(chǎn)生加速度,加速度的方向和合外力的方向相同,加速度的大小與合外力的大小成正比,與物體的慣性質(zhì)量成反比。
牛頓第三定律:兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力,在同一條直線上,大小相等,方向相反。
牛頓經(jīng)典力學(xué)體系的建立得益于已有的科學(xué)成就。哥白尼、伽利略、開(kāi)普勒、笛卡爾等人在天文學(xué)、力學(xué)、光學(xué)、數(shù)學(xué)等方面的貢獻(xiàn),為經(jīng)典力學(xué)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),特別是伽利略與開(kāi)普勒對(duì)牛頓經(jīng)典力學(xué)體系的建立更是有著極其重要的影響。
伽利略通過(guò)對(duì)自由落體的研究,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了慣性運(yùn)動(dòng)和在重力作用下的勻加速運(yùn)動(dòng),奠定了牛頓第一定律和第二定律的基本思想。伽利略關(guān)于拋物體運(yùn)動(dòng)定律的發(fā)現(xiàn),對(duì)牛頓萬(wàn)有引力的學(xué)說(shuō)也有深刻的啟示作用。開(kāi)普勒所發(fā)現(xiàn)的行星運(yùn)動(dòng)定律則是牛頓萬(wàn)有引力學(xué)說(shuō)產(chǎn)生的最重要前提。牛頓非常善于廣泛汲取前人的科學(xué)成果并綜合運(yùn)用多方面的知識(shí)進(jìn)行跨學(xué)科的研究,通過(guò)吸收前人的科學(xué)研究成果,牛頓為經(jīng)典力學(xué)體系的建立充實(shí)了知識(shí)準(zhǔn)備。
雖然經(jīng)典力學(xué)建立在豐富的科學(xué)經(jīng)驗(yàn)之上,但經(jīng)典力學(xué)的建立和牛頓的個(gè)人原因有不可分割的關(guān)系。牛頓從青少年時(shí)代就對(duì)科學(xué)抱有濃厚的興趣、極強(qiáng)的求知欲和探索欲望,學(xué)習(xí)非常勤奮。但他從不死讀書(shū),喜歡通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)取得真知,并親自動(dòng)手設(shè)計(jì)和制作了許多機(jī)械裝置和用品,這使他打下了廣博而扎實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ),同時(shí)也具有創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手能力。雖然牛頓是天才,智力水平很高,但他的天才還來(lái)源于他的勤奮。他在研究中十分投入,而且常常夜以繼日地學(xué)習(xí)、工作。這些都培養(yǎng)和鍛煉了牛頓的科學(xué)精神,為日后的研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
牛頓經(jīng)典力學(xué)的建立,還與他所處的時(shí)代和社會(huì)有關(guān)。歐洲經(jīng)過(guò)16世紀(jì)百余年的宗教和政治改革的大變動(dòng)之后,到17世紀(jì)下半葉進(jìn)入了一個(gè)政治上轉(zhuǎn)為安寧,經(jīng)濟(jì)上趨于繁榮的時(shí)期。生產(chǎn)實(shí)踐為力學(xué)研究提出了許多問(wèn)題,這就給科學(xué)的發(fā)展以推動(dòng)力。經(jīng)過(guò)16世紀(jì)的宗教改革運(yùn)動(dòng)和17世紀(jì)中后期的資產(chǎn)階級(jí)革命運(yùn)動(dòng),英國(guó)科學(xué)家擁有了當(dāng)時(shí)世界上最為寬松自由的學(xué)術(shù)環(huán)境。學(xué)術(shù)環(huán)境的改變,使得對(duì)力學(xué)的研究擺脫了不必要的束縛,催生了經(jīng)典力學(xué)體系。
個(gè)人因素,前人經(jīng)驗(yàn),寬松的學(xué)術(shù)環(huán)境和生產(chǎn)實(shí)踐的發(fā)展,構(gòu)成了經(jīng)典力學(xué)體系建立的條件和基礎(chǔ)。