牛顿定律适用于宏观低速运动的物体。牛顿运动定律包括牛顿第一运动定律、牛顿第二运动定律和牛顿第三运动定律。牛顿第一运动定律,也称为惯性定律,表明所有物体都将保持静止或匀速直线运动状态,直到有外力作用为止。牛顿第二运动定律表明,物体的加速度与物体所受的合外力成正比,与物体质量成反比。牛顿第三运动定律表明,每一个作用在物体上的力都会在另一个物体上产生一个大小相等、方向相反的反作用力。这三个定律适用于低速运动的宏观物体,包括固体、液体和气体,以及它们的组合体——系统。
需要注意的是,牛顿定律只适用于惯性参考系。在非惯性参考系下,如加速参考系,牛顿运动定律不再适用。此外,当物体受到的合外力为零时,物体可以做匀速直线运动而不需要持续施力,此时牛顿第一和第二定律也不一定同时成立。因此,在实际应用中,需要结合具体情况进行理解和应用。
问题:一个质量为5kg的物体在水平地面上受到一个大小为20N的水平外力,求物体的加速度。
分析:根据牛顿第二定律,物体的加速度与物体所受合外力成正比,因此可求得物体受到的合外力为4N。由于物体在水平地面上运动,因此水平地面对物体的摩擦力和支持力可以忽略不计。
解:根据牛顿第二定律,物体受到的合外力为F = ma,其中F = 20N,m = 5kg,可得物体的加速度a = F/m = 4m/s^2。
因此,牛顿运动定律可以用来求解物体在不受外力或所受外力远小于物体自身重力的情况下物体的运动规律,例如上述水平地面上的物体。