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牛顿三大定律是什么(牛顿的力学定律)

时间:2024-07-18 09:16:36

描述物体运动的三大定律是艾萨克·牛顿最著名的成果,这一成果不仅为后来物理学与力学的发展奠定了重要基础,同时也是爱因斯坦相对论研究的出发点。

牛顿三大定律的内容:

·牛顿第一定律——运动中的物体具有保持运动的趋势。

·牛顿第二定律——物体所受力的大小等于它的质量和加速度的乘积。

·牛顿第三定律——力和反作用力。

牛顿第一定律

牛顿第一定律称,如果一个物体以某个速度做直线运动,那么他将保持这种运动,直到老外力的推、拉等影响为止。

假设街上某个行人无意中踢了一个球,这个球会不会永远滚下去?答案显然是否定的。根据日常经验,滚动的球会由于碰到手帐,岩石,砂砾或其他障碍物而减慢速度,直至最终停止。

假设球在光滑的平面上滚动嗯,比如保龄球的球道,那么他会不会永远滚动下去?答案还是否定的。现实环境中总会存在一些降低球滚动速度的外力,观测者能否察觉这些力则是另外一个问题。这些阻碍球运动的力包括地面的摩擦力(不论地面如何光滑,摩擦力总是存在的嗯,只是在大小上有所区别)和空气阻力。

牛顿第一定律在何种条件下才能得到验证?对于他的证明只存在于理论中,换言之,牛顿第一定律只在理论上成立。如果一个在真空环境中滚动的球没有受到任何外力作用,他将一直保持这种运动状态。上述思想也暗示了一种相反的情况——如果一个物体是静止的,他将保持静止状态,直到他受到外力的作用为止。在户外环境中,一个静止的球最终会因为受到风或路面倾斜的影响而产生运动。

牛顿第二定律

牛顿第二定律认为,如果一个物体受到外力的作用,那么他将会沿着力的方向产生加速运动。如果一个球被某人踢了一脚,他将会沿着受力的方向滚动。道理显而易见,甚至孩子们都懂得这一点。但牛顿是历史上第一位用数学语言描述物体运动与受力之间的关系,并把它们系统化的科学家。

牛顿在他的第二定律里还称,物体运动加速度的大小与所受外力大小成正比。踢球所用的力量越大,球滚动的就越快。这个定律的一个推论是物体运动加速度的大小与它的质量成反比。这个推论的含义是,如果要让质量一大一小的两个球以同样的速度滚动,需要用较大的力去踢那个质量大的球。比如,某个人需要用比踢沙滩水皮球更大的力去踢一个篮球。因为虽然这两类球大小相近,但篮球的质量却要大的多。

牛顿第三定律

牛顿第三定律认为,每一个力都存在一个大小相等,方向相反的反作用力。根据这个逻辑,在受到外力作用的时候,所有的物体都会产生反抗力。那么,当某人踢球的时候,是不是意味着球也会踢人?事实并不完全是这样。根据牛顿第一定律,球并不希望被踢,它宁愿保持静止。然而球在被踢的一瞬间确实产生了反抗力——这就是大家在用力踢球的时候会感觉疼痛的原因。

经典物理学

牛顿提出的运动学定律、万有引力定律,以及他关于空间和时间的思想,为后来的物理学和力学经典理论奠定了坚实的基础。他认为世界万物都有明确的因果关系,并用简明的语言揭示出隐藏在复杂现象之后的规律,这也代表了科学发展的一种进步。

然而,随着测量方法和手段变得越来越先进,牛顿关于时间与空间的理论的不足也越来越明显。最终,爱因斯坦的相对论彻底改变了牛顿建立起来的理论框架。