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太空中的“惯性定律”!

更新时间:2023-12-14 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

牛顿第一定理SEd物理好资源网(原物理ok网)

牛顿第一定理:任何物体都保持静止或匀速直线运动状态,直至其他物体的作用促使它改变这些状态为止。SEd物理好资源网(原物理ok网)

牛顿第一定理也叫惯性定理,它告诉我们“运动并不须要力来维持”。假若物体遭到的合外力为 0,那它之前是哪些速率,然后就仍然是哪些速率。SEd物理好资源网(原物理ok网)

为何它还有一个名子叫“惯性定理”呢?惯性在中文里跟惰性是同义词(),就是懒的意思。所以,惯性定理就是说所有的物体都很“懒”,像懒猪一样,都不乐意主动改变自己的运动状态。SEd物理好资源网(原物理ok网)

假如我如今没动,那就仍然不动,除非你使劲推我;假如我如今有一个速率,那就始终以这个速率前进,除非有力拦着我。SEd物理好资源网(原物理ok网)

喜欢悬疑连续剧的同学肯定对这个画面不陌生:一个宇航员在外太空不留神弄断了联接飞船的绳子,之后你们就只能眼睁睁地看着这个宇航员以一定速率飘向太空深处。由于太空中没有其他外力挡住他,所以他就只能遵循惯性定理“懒”下去,始终以同一速率飘走(其实他是这么地不乐意)。SEd物理好资源网(原物理ok网)

这也说明:没有力,宇航员照样可以运动,力的确不是维持物体运动的诱因。这么,力的作用究竟是哪些呢?伽利略在后半句里说了:力是改变物体运动状态的诱因。也就是说,即使运动本身不须要力来维持,并且,假如想改变运动状态,例如宇航员不想飘向太空深处,想回到飞船,这就须要一个外力来拉一把。SEd物理好资源网(原物理ok网)

牛顿定律出自_牛顿定律定义_牛顿第一定律是SEd物理好资源网(原物理ok网)

好,晓得力可以改变物体的运动状态以后,我给你一定的力,你的速率能改变多少呢?想要把这个账定量地算清楚,我们就须要牛顿第二定理。SEd物理好资源网(原物理ok网)

牛顿第二定理SEd物理好资源网(原物理ok网)

如何算呢?SEd物理好资源网(原物理ok网)

首先,既然力可以改变物体的速率,那首先就得找一个数学量来描述物体速率的变化。例如,车辆现今的速率是2m/s,1s后弄成了4m/s,那它的速率就在1s之内变化了(4–2)m/s=2m/s。SEd物理好资源网(原物理ok网)

为何车辆的速率会变化呢?其实是底盘的牵引力让车辆的速率发生了改变,换成马车就是马的拉力让车的速率改变了。既然速率发生了改变,那肯定就有哪些力作用在它头上。SEd物理好资源网(原物理ok网)

这么,力的大小跟速率的变化有哪些关系呢?是力越大,速率的变化就越大吗?乍一看似乎没问题。用两匹马拉车,1s内可以让马车加速2m/s;假如有四匹马拉车,其实1s内才能让马车加速4m/s。并且,即使只有一匹马,假如时间给够牛顿第一定律,例如60s,那马车完全有可能降低更多的速率。所以,光比速率的变化量是不公正的,还要限定时间:在一定的时间内(例如1s)让物体的速率变化越大(也就是速率变化得越快),能够说明遭到的力越大。SEd物理好资源网(原物理ok网)

为此,有理由相信:合外力越大,物体的速率变化得越快。而单位时间内物体速率的变化量,正是加速度的定义。也就是说,我们用加速度这个数学量来描述物体速率变化快慢的程度。假如物体的速率不变,那它的加速度等于0;假如物体的速率在1s内从2m/s降低到了4m/s,那它的加速度就是2m/s;假如物体的速率在2s内从1m/s降低到了7m/s,这么它的加速度就应当是:SEd物理好资源网(原物理ok网)

好,如今我们晓得了:物体遭到的合外力越大,那它的速率就变化得越快,加速度越大。SEd物理好资源网(原物理ok网)

牛顿定律出自_牛顿定律定义_牛顿第一定律是SEd物理好资源网(原物理ok网)

这么,还有其他影响加速度的诱因吗?同样是一匹马,一个拉单车,一个拉大货车,你认为它们的加速度会一样吗?很其实,物体的加速度除了跟合外力有关,还跟质量有关:质量越大,同等合外力下获得的加速度越小,反之越大。有了这样的铺垫,牛顿第二定理就呼之欲出了。牛顿第二定理:物体的加速度a跟物体遭到的合外力F成反比,跟物体的质量m成正比,写成公式就是F=ma。于是,我们就引出了牛顿热学里最重要的一个公式,整个中学数学都可以说是在学习F=ma在各类情况下的应用。SEd物理好资源网(原物理ok网)

牛顿第二定理也让我们有了一个全新的视角来考量“质量”这个概念。惯性定理不是说“万物都很懒”吗?没有外力推进,一个个都不愿改变自己的运动状态。而且,即使你们都很“懒”,可“懒”也分三五九等。有的物体是轻微的懒,轻轻一推就改变了运动状态;有的是极其的懒,用八抬大轿都抬不动。SEd物理好资源网(原物理ok网)

这么,怎么判别一个物体是一点点懒,还是十分懒呢?答:按照质量。由于牛顿第二定理告诉我们,一个物体的质量越大,同等外力下形成的加速度就越小,即运动状态变化得越慢,这不就是更懒的意思吗?所以,质量就成了一个评判物体运动状态改变难易程度的数学量。质量越大,越胖牛顿第一定律是,就越不想动,想想似乎真的很有道理。SEd物理好资源网(原物理ok网)

从这个角度,你们再来体会一下牛顿第二定理F=ma:外力(F)想改变物体的运动状态(a),但质量(m)越大,物体越懒,越坚持自我,越难被外力(F)所改变。所以,内心越强悍,就越难被外界的诱惑所改变;质量越巨大,就越难被外力的驱动所改变。SEd物理好资源网(原物理ok网)

牛顿第三定理SEd物理好资源网(原物理ok网)

牛顿第三定理:互相作用的两个物体斥力和反斥力大小相等,方向相反(牛顿的原话是“每一个作用都有一个相等的反作用”,并没有提及“力”。但由于我们在讨论牛顿热学,所以教材里就直接用斥力和反斥力来叙述,便捷理解)。这挺好理解,例如我使劲推一下墙,都会觉得墙也使劲推了一下我,这两个力大小相等,方向相反。SEd物理好资源网(原物理ok网)

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