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牛顿第一定理的意义

更新时间:2023-09-29 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

从后面的介绍中我们晓得,牛顿第一定理或惯性定理,是从伽利略、笛卡儿到牛顿的几位杰出科学家的努力总结下来的自然定理,它否定了几千年来人们关于运动和力的错误观念。通过不受力作用的物体的运动状态的描画,阐明出周围环境对物体施加的斥力是物体运动状态变化的诱因。只有在此基础上才有可能进一步研究受力作用的物体运动变化的规律。所以第一定理的构建,在观念上是革命性的改革,在科学的动力学体系中是不可缺乏的重要基础。JKT物理好资源网(原物理ok网)

可以从以下几个方面深入理解第一定理的丰富内涵和它的重要意义:JKT物理好资源网(原物理ok网)

(1)提出了力概念的定性定义JKT物理好资源网(原物理ok网)

第一定理通过不受力的物体的运动状态的描画,绘出了力概念的定性定义。牛顿在叙述他的第一定理前的定义中明晰提出:力是对物体的作用,使物体改变静止或匀速直线运动状态。这就对力概念给出了定性的、科学的定义。其要点之一是力的起源:力是物体对物体的作用(牛顿第三定理进一步阐明物体间力的互相作用性质的规律)。力存在于这些作用过程之中。其要点之二是,力作用的疗效:是使受力物体的运动状态发生变化,即形成加速度。JKT物理好资源网(原物理ok网)

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在运动定理方面牛顿超过伽利略的重要方面之一,就在于科学地定义了力这个重要概念。它使原先关于推、拉这些关于力的模糊认识上升到科学概念,因而大大扩宽了人们对力的认识,扩宽了力的范围。使人们按照上述的两个要点,超过原先逗留于推、拉这些直接的作用,去认识更大范畴内的斥力,包括引力,电磁力等等。JKT物理好资源网(原物理ok网)

(2)惯性概念的确立JKT物理好资源网(原物理ok网)

第一定理表明:每一个物体都具有保持静止或沿仍然线作等速运动状态的属性,这就是惯性。牛顿在陈述第一定理前的定义中,明晰定义了“惯性”这一概念,他强调:“惯性是一种起抵抗作用的能力,它存在于每一物体当中,”这种抵抗作用的能力,“使之保持其现有状态,或则静止,或是匀速直线运动。”显然,这儿所说的起抵抗作用的能力牛顿第一定律的意义,是指对外界改变物体运动状态的作用的抵抗能力。JKT物理好资源网(原物理ok网)

为此,惯性是物体固有的属性,不论物体是否受力都具有的性质。当物体没有受外力作用时,静者恒静,动者恒作匀速直线运动,是物体惯性的表现;当物体遭到外力作用时,物体的惯性表现于对外界作用的“抵抗性”(此即牛顿所说“抵抗能力”的含义)。这些“抵抗性”在牛顿第二定律少将得到进一步的定量的阐释。JKT物理好资源网(原物理ok网)

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(3)定义了惯性系JKT物理好资源网(原物理ok网)

参考系是判定动、静,描述物体运动的根据,人们可以任意选取一个参考系来对自己感兴趣的物体运动进行描述。对任一物体,不管它是否受力,都可以找到一个参考系,在此参考系中牛顿第一定律的意义,该物体是静止的或作匀速直线运动的。可见,离开参考系谈惯性定理是毫无意义的。JKT物理好资源网(原物理ok网)

牛顿第一定理把“不受其它物体斥力”作为“物体继续保持静止或匀速直线运动”的条件,就划分了牛顿热学适用于一类特殊的参考系,这类特殊的参考系就是不受力作用的物体在其中静止或作匀速直线运动的参考系,称为惯性系。牛顿第一定理正是通过不受外界作用的物体的运动状态来定义惯性参考系,因而使它成为整个热学甚至数学学的出发点。JKT物理好资源网(原物理ok网)

牛顿在他的《原理》中对他讨论的运动设想的参考系是“绝对空间”。他申明他将讨论的运动是在“绝对空间”中的真正运动。在前面的“推论”中,牛顿又强调“在绝对空间中作匀速运动并不作任何转动的空间内,一切运动按同样方法进行”。按牛顿所想像的绝对空间,是他构想的宇宙的不动的中心。从昨天的观点看,绝对空间的观念是不对的,已经否定了的。但历史地看,在三百多年前的牛顿要为他讨论的运动引入一个客观标准“绝对空间”,并汲取伽利略相对性原理,提出“在绝对空间中作匀速直线平动(无任何转动)的空间内”,运动定理同样创立,确也是很不容易的。这就把运动定律所适用的参考系由具象的一个“绝对”,变为许许多多可供选择的具体参考系了(现代称之为惯性系)。爱因斯坦觉得,牛顿引入绝对空间,对于完善他的热学体系是必要的。这是在哪个时代“一位具有最高思维能力和创造力的人所能发觉的惟一公路。”JKT物理好资源网(原物理ok网)

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