免費下載!
[!--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)
它是以牛頓運動定律為基礎(chǔ),在17世紀以后發(fā)展起來的。直接以牛頓運動定律為出發(fā)點來研究質(zhì)點系統(tǒng)的運動,這就是牛頓力學(xué)。它以質(zhì)點為對象,著眼于力的概念,在處理質(zhì)點系統(tǒng)問題時,須分別考慮各個質(zhì)點所受的力,然后來推斷整個質(zhì)點系統(tǒng)的運動。牛頓力學(xué)認為質(zhì)量和能量各自獨立存在,且各自守恒,它只適用于物體運動速度遠小于光速的范圍。牛頓力學(xué)較多采用直觀的幾何方法,在解決簡單的力學(xué)問題時,比分析力學(xué)方便簡單。
牛頓第一定律:一切物體在沒有受到力的作用時,總保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。
牛頓第二定律:物體在受到合外力的作用會產(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,為經(jīng)典力學(xué)奠定了堅實的基礎(chǔ),特別是伽利略與開普勒對牛頓經(jīng)典力學(xué)體系的建立更是有著極其重要的影響。
伽利略通過對自由落體的研究,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了慣性運動和在重力作用下的勻加速運動,奠定了牛頓第一定律和第二定律的基本思想。伽利略關(guān)于拋物體運動定律的發(fā)現(xiàn),對牛頓萬有引力的學(xué)說也有深刻的啟示作用。開普勒所發(fā)現(xiàn)的行星運動定律則是牛頓萬有引力學(xué)說產(chǎn)生的最重要前提。牛頓非常善于廣泛汲取前人的科學(xué)成果并綜合運用多方面的知識進行跨學(xué)科的研究,通過吸收前人的科學(xué)研究成果,牛頓為經(jīng)典力學(xué)體系的建立充實了知識準備。
雖然經(jīng)典力學(xué)建立在豐富的科學(xué)經(jīng)驗之上,但經(jīng)典力學(xué)的建立和牛頓的個人原因有不可分割的關(guān)系。牛頓從青少年時代就對科學(xué)抱有濃厚的興趣、極強的求知欲和探索欲望,學(xué)習(xí)非常勤奮。但他從不死讀書,喜歡通過實驗來取得真知,并親自動手設(shè)計和制作了許多機械裝置和用品,這使他打下了廣博而扎實的知識基礎(chǔ),同時也具有創(chuàng)新意識和動手能力。雖然牛頓是天才,智力水平很高,但他的天才還來源于他的勤奮。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實的基礎(chǔ)。
牛頓經(jīng)典力學(xué)的建立,還與他所處的時代和社會有關(guān)。歐洲經(jīng)過16世紀百余年的宗教和政治改革的大變動之后,到17世紀下半葉進入了一個政治上轉(zhuǎn)為安寧,經(jīng)濟上趨于繁榮的時期。生產(chǎn)實踐為力學(xué)研究提出了許多問題,這就給科學(xué)的發(fā)展以推動力。經(jīng)過16世紀的宗教改革運動和17世紀中后期的資產(chǎn)階級革命運動,英國科學(xué)家擁有了當(dāng)時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。
個人因素,前人經(jīng)驗,寬松的學(xué)術(shù)環(huán)境和生產(chǎn)實踐的發(fā)展,構(gòu)成了經(jīng)典力學(xué)體系建立的條件和基礎(chǔ)。