- 牛顿第二定律怎么推出来的
牛顿第二定律可以通过以下步骤进行推导:
1. 假设一个物体质量为m,在水平面上受到一个恒定的水平外力F的作用,那么它的加速度a可以通过牛顿第二定律的定义式进行计算,即a=F/m。
2. 如果在物体运动的过程中受到的除了水平外力F之外还有其他力的作用,那么物体的加速度a就需要通过牛顿第二定律的表达式进行计算,即ma=F+ma。
3. 将F从ma中分离出来,得到ma-F=0,即物体受到的合外力等于零。
4. 进一步假设物体在运动过程中受到的合外力等于物体所受各力之和,即F=ma+mg,其中g为重力加速度。
5. 将g代入到ma-F=0中,得到ma-ma-mg=0,即ma=ma+mg=F。
6. 将F从ma中分离出来,得到F=ma/m,即F=a。
综上所述,牛顿第二定律的表达式为F=ma。这个推导过程中运用了牛顿第二定律的定义式、牛顿第二定律的表达式以及牛顿第一定律中的假设。
至于其他推导出牛顿第二定律的科学家们,有伽利略、开普勒、笛卡尔等人。伽利略是经典力学和实验物理学的先驱者之一,他通过实验和观察提出了惯性原理,并推导出了物体的加速度与施加在物体上的力成正比。开普勒则通过研究行星的运动规律和万有引力定律,推导出了牛顿第二定律的表达式F=ma。笛卡尔则通过研究物体的运动状态和受力情况,提出了动量守恒的概念,并在此基础上推导出了牛顿第二定律。
相关例题:
题目:一个质量为m的物体在水平地面上受到一个大小为F的水平恒力作用,求物体在t秒内的加速度a。
推导过程:
首先,我们需要知道什么是力。力是改变物体运动状态的原因,它使物体产生加速度。因此,我们可以将力定义为物体运动状态改变的原因。
其次,我们需要知道加速度的定义。加速度是速度的变化率,即单位时间内速度的变化量。因此,我们可以将加速度定义为物体运动状态改变的速度变化率。
根据牛顿第一定律,物体在没有外力作用时保持静止或匀速直线运动。因此,物体在受到外力作用时会产生加速度。根据牛顿第二定律,物体受到的合力等于物体产生的加速度乘以物体的质量。
在这个问题中,物体受到的力为F,方向与水平地面垂直。因此,物体受到的合力为Fcosθ,其中θ是力与水平方向的夹角。根据牛顿第二定律,物体的加速度为合力除以物体的质量,即a = Fcosθ / m。
因此,我们可以通过将力定义为物体运动状态改变的原因,以及加速度的定义和牛顿第二定律来推导出物体的加速度a = Fcosθ / m。
例题解答:
$F \cos{\theta} \times t = (F \sin{\theta} \times t)^{2}/2 + v \times t$
其中,θ是力与水平方向的夹角,v是物体在t秒末的速度。通过解这个方程组,可以得到物体的加速度a = Fcosθ/m = (v^2/t - Fsinθ)/m。这个结果与题目中的要求相符,因此我们可以认为这个推导过程是正确的。
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