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做过工,开过荒,教过书,扛过枪,当过干部仍在党,现任公司董事长。业余以探索天地人和谐之道为乐!

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(原创)牛顿的力学第二定律  

2008-02-11 03:05:43|  分类: 科学的皇后 |  标签: |举报 |字号 订阅

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牛顿第二定律定量地描述了力能使物体的运动状态产生变化的情况。它说明物体运动速度随时间的变化率(即加速度a)与物体受的力F成正比,而与受力物体的质量m成反比,即

aF/m

F=ma

物体受力越大,加速度也越大。力和加速度都是向量,即既有量值大小,又有方向。物体运动的加速度都是由物体受的力引起的,所以加速度的方向与物体受力的方向相同。如果有几个外力同时作用在一个物体上,公式中的F就是指合力。

同样的外力作用在不同的物体上,物体的质量越大,产生的加速度就越小。说明质量的含义不仅仅是物体包含物质(主要是质子和中子)数量多少的物理量,而且更深一层含义是反映了物体“惰性”(物理学上叫做惯性)的大小。质量越大的物体,其惰性也越大,要想改变它的的运动状态(比如速度加快),就得花费较大的外力。

由于牛顿的力学第二定律揭示了当时人类认知范围内宏观世界物体运动的客观规律,因此,上述公式被英国科学期刊《物理世界》2004年10月号公布为读者选出的科学界历来“最伟大的公式”之一,并且名列第三。

与此相关的牛顿力学第一定律(最初是由伽利略提出,后来由笛卡尔完善,牛顿总结归入体系)是说:当物体不受外力的情况下,其原来的运动状态不变(即保持静止或匀速直线运动)。实质上是牛顿第二定律的特殊情况,即F=0时的情况,当然此时加速度a也为0。事实上在世界上不存在这种情况,因为丝毫不受外力作用的物体不存在,任何物体至少受其他物体的万有引力。不过在有些情况下为了抓主要因素,可以忽略次要的外力,近似地认为某个物体运动状态不变。牛顿第一定律也叫做惯性定律。

与此相关的牛顿力学第三定律(由活利斯、雷恩和惠更斯发现和验证,最终被牛顿总结归入体系)是说:当物体A受到物体B施加的作用力F1时,物体B也同时受到物体A的反作用力F2,作用力与反作用力必然成对出现,且大小相等,方向相反。即:F1=-F2。牛顿力学第三定律也叫做作用力和反作用力定律,这个定律反映了物体与物体之间的平等关系,揭示了客观的普遍真理。

牛顿运动定律是力学领域的伟大发现。力学就是说明物体运动的科学,其最重要的问题是:物体在类似情况下如何运动?牛顿第二定律解决了这个问题,该定律被看作是经典物理学中最重要的基本定律。它也是牛顿力学的核心定律,动力的所有基本方程都可由它通过微积分推导出来。

(作者:周法哲2008-2-11于广东) 

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