牛顿运动定律
做出了贡献牛顿运动定律年代trong>是三个可以被认为是经典力学基础的物理定律。它们描述了一个物体,作用在它上的力,以及它在这些力作用下的运动之间的关系。力是牛顿力学的基本原理。尽管它们并不总是思考世界的最简单的方式,但经典力学中的一切都可以从牛顿的基本原理中推导出来,这些原理将力和运动联系起来。
牛顿第一定律
第一定律的著名表述如下:
牛顿第一定律年代trong>所有运动的物体都将保持运动状态,除非受到外力的作用。
换句话说,如果一个物体上没有力,那么它的运动状态就不会改变。因此,一个开始处于静止状态的物体将保持静止状态,除非它受到一个力的作用。也许最好用一个例子来说明:
Kimmi在风洞里:年代trong>
滑雪运动员基米站在一个风洞里,测试她新装备的气流。有一股强风把她向后吹,风力很大<年代pan class="katex">
合力年代trong>是作用在物体上的所有力的总和:
第一定律的推论是,如果一个物体在运动,除非受到净力的作用,否则它将以恒定的速度运动<年代pan class="katex">
部队
解决力学问题的第一步是确定所有相关的力。我们说一个物体有一定的速度<年代pan class="katex"> 在一个给定的方向将以一定的速度持续运动<年代pan class="katex"> 方向是一样的,除非受到外力的影响<年代pan class="katex"> .力就是任何能使粒子改变速度或方向的东西,只要观察者以恒定的速度运动。力的定义也许在第一定律的表述中最为清楚:
牛顿第一定律年代trong>州<年代pan class="katex">
显然,根据惯性观察者,力是引起物体速度可测量变化的东西。在这里,我们将清楚地描述我们可以指的是什么
如果测量是由一个以恒定速度运动的观察者进行的,我们称这个观察者为惯性观察者。我们也说他们坐在
相比之下,坐在加速列车上的人是一个非惯性观察者。如果把一辆玩具车放在火车前面的地上,(在列车员看来)它会向火车前面加速。然而,玩具车实际上并没有“移动”,而是火车在向它加速!这种“测量”纯粹是观察者自身运动的结果,而不是由任何实力引起的。
因此,在识别力时,必须确保他们考虑的框架是惯性的。
一个坐在火车上以那样的速度向北行驶的人<年代pan class="katex"> 相对于地面是惯性观察者。他们是要测量某个物体在火车外匀速运动吗<年代pan class="katex"> (比如蜂鸟),他们会同意所有其他惯性观察者的观点<年代pan class="katex">
惯性观察者
如果运动是由一个正在加速的观察者测量的,他们是非惯性观察者,他们能观察到的运动看起来是力的作用结果,但实际上只是他们自己运动的产物。
一个向地球加速的跳伞者不是惯性观察者。如果跳伞员去测量一头静止在地球表面的大象的速度,他们会感觉到大象正在加速向他们飞来<年代pan class="katex">
冰球在加速的溜冰场上:年代trong>
一个没有关联力的加速的例子是一个冰球坐在皮卡车后面的一块冰上,从乘客的角度来看,它似乎朝着卡车的后面加速。冰球的加速不是真实的,而是一种错觉,这是由于乘客坐在加速的框架中参考e(卡车),而不是力。
改变就是不同
速度测量与坐标系相关是可以的,因为牛顿定律不关心速度的绝对值,只关心速度的变化。另一方面加速度是运动定律的核心。我们非常关心加速度的绝对值,而不仅仅是它的变化量。
牛顿第二定律
正如第一定律所说,力<年代pan class="katex"> 能产生加速度吗<年代pan class="katex"> 我们期待着它们之间的关系,也许是直接的关系<年代pan class="katex">
开始一圈
如果我们检查一下力和质量的定义,它们看起来有点圆。
例如,我们对质量和力有以下两种定义:
1)年代trong>一个
力 有什么东西能使有质量的物体加速吗<年代pan class="katex"> 根据<年代pan class="katex">2)年代trong>一个
对象 有质量<年代pan class="katex"> 如果它以这个速率加速<年代pan class="katex">
然而,这些定义为比较物体在不同影响下的行为提供了一种实用的方法,我们可以利用它来建立物质运动的深层理论。毕竟,物理理论只有在与实验一致的情况下才有意义:所有模型都必须使自己易受实验验证的影响。因此,所有的模型都必须从一些无法证明的假设开始。
空客重载:年代trong>
在起飞过程中,一架客机通过以相同的速度拉动空气分子通过发动机,从零加速到起飞速度<年代pan class="katex">
识别对象之间的交互
牛顿第三运动定律指出,封闭系统中不存在不平衡力,这相当于著名的寓言:
对于每个作用力,都有一个大小相等、方向相反的反作用力。
这意味着每当我们从一个物体上找到一个力 箱子在地上:年代trong> 躺在地上的物体<年代pan class="katex">
力对没有比这更复杂的了,尽管故事通常通过方便的简化而变得复杂。
1.近无限质量年代trong> 2.字段年代trong>
一种是将巨大的物体视为不可移动的物体。例如,一个像地球这样的巨大物体自由下落时,似乎受到了地球引力的作用,但相反的作用却不是。实际上,这个物体对地球的作用力是完全相同的。然而,由于地球的质量与物体的质量相比是如此之大,所以对地球运动的影响是无法察觉的。
另一个潜在的混淆源是字段。每当一个力传播一段距离时,形成一个场是有用的。例如,在地球上方,通常将引力表示为一个强度场<年代pan class="katex">
牛顿第三定律
牛顿第三运动定律表达了一个关于力的简单事实:力描述了事物之间的相互作用。换句话说,力不可能对任何物体都施加。这对相互作用的物体之间的力意味着什么?
在自由空间中浮动的两个对象:年代trong>
描述两个物体相互作用的力必须彼此完全平衡。如果它们不是,这两个物体在一起就会有一个合力,这个合力对任何东西都不起作用。
这意味着无论何时物体
一个 将对象B用力<年代pan class="katex">
在实践中,这意味着如果我推某物,它会把我推回来。
艾萨克·牛顿的职业滑冰运动员:年代trong>
如果一个滑板者想要从地面上跳下去,他们必须把滑板推到坚实的地面上。反过来,固体地面对它们施加一个相等的力,使它们离开地面。
地球没有发生什么重大的变化,因为它比滑板者重得多<年代pan class="katex">
火箭功率:年代trong>
用一个普通的物体来平衡地球的力量有点极端。地球的质量比任何普通物体都要大得多,它的加速度几乎是感官无法察觉的。
在更均等的配对中,力的平衡是明显的。例如,如果有人坐在推车上,向左边喷洒灭火器(加速泡沫分子向左边),它们就会滚向右边。
说真的,看:
和其他例子一样,灭火器手推车可以理解为第三定律的结果。
你能解释一下吗?
一个有质量的哑铃有多少动量<年代pan class="katex">