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牛顿的第二定律,你会用吗?(深度好文)

更新时间:2023-08-03 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

有人说,牛顿第一定理可以看作是牛顿第二定理的特例。 牛顿第二定理表示为F=ma,当质点不受力时,F=0,a=0,即质点处于静止或匀速直线运动状态,因此不存在这句话的逻辑有问题。 再想一想,人类最伟大的智者会用第二定理的一个特例作为独立的第一定理吗? 看来,一定是有问题了。 要弄清楚这个问题牛顿第一定律是什么,首先要说一下牛顿的贡献。 1687年,牛顿发表了划时代的专着《自然哲学的物理原理》,催生了革命性的世界观:宇宙有非常精确的规律,人类能够理解这些规律。 这是人类第一次对太阳系有了定量的认识,而这些认识是建立在理论思维方式的基础上的:用物理学的精确语言来说,简单干净,精确全面。 在《自然哲学的物理原理》出版300多年后的今天,其深远的影响是可以充分认识到的。 如今,有些人对牛顿提出了一些质疑。 这是不必要的。 不管多么伟大的科学家,他也是一个人。 除了他的科学成就之外,他也是一个普通人,他也有缺点和错误。 在当时的时代背景下,牛顿的思想无疑夹杂着许多神学和炼金术的思想。 他能够集中精力完成他伟大的科学工作,这真是一个奇迹。 牛顿当然知道他自己做了一件非常漂亮的工作,但他不会有我们那样的高评价。 牛顿的军事功绩是巨大的,他在数学思想、数学描述、理论体系上都取得了突破。f3p物理好资源网(原物理ok网)

数学思维上的突破是指他提出了牛顿运动定理和万有引力定理。f3p物理好资源网(原物理ok网)

牛顿(与莱布尼茨)发明了微积分作为描述数学定律的适当语言工具。 用微积分来叙述和推导热定律,使热学成为语言简洁的统一理论体系。 微积分的发明对于化学和物理学来说都是历史性的飞跃。f3p物理好资源网(原物理ok网)

欧几里得对牛顿的影响是深远的。 《自然哲学的物理原理》一书的结构完全基于欧几里得的《初探》(中译名《几何学的开端》):从定义上看,公理、定理、推论、证明等构成了自然哲学的物理原理。化学理论的“公理化模型”。 牛顿理论经后人发展,成为现代牛顿热力学体系。f3p物理好资源网(原物理ok网)

公理化模型是指理论体系从一些必要的、少得惊人的不需要证明的公理出发,然后通过逻辑推理推导出若干定律和结论。 推理。 理论正确与否,取决于从理论体系中得出的诸多推论能否经得起实践的检验,而实践是检验真理的唯一标准。 如今,形成公理模型的能力有时被视为理论成熟的标志。f3p物理好资源网(原物理ok网)

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对于刚开始学化学的中学生来说,没有微积分基础,所以没办法论证牛顿热公理化模型。 中学生可能在数学课上做过验证牛顿第二定理的实验。 为什么这在公理模型中是必要的? 公理是理论的起点,不需要直接验证。 因为现代牛顿热学理论是民航、航天的理论基础,嫦娥飞船在地球上的正确着陆是对牛顿定理的又一次验证。f3p物理好资源网(原物理ok网)

牛顿第一定理是牛顿热力学公理之一,它决定了众多参考系中一个特殊的参考系,称为惯性系。 牛顿第二定理只在惯性系中成立,这是牛顿第一定理在公理化模型中的地位,决不能将其视为牛顿第二定理的特例。f3p物理好资源网(原物理ok网)

并不是所有的参考系都是惯性系,如果牛顿第一定理在参考系S成立,那么参考系S就是惯性系。 在图2.23中,参考系S'相对于惯性系S以速率υ以恒定速度(平移)沿直线移动。 若质点m相对于惯性系S静止或等速直线运动,则质点m相对于参考系S′也静止或等速直线运动,故相对于惯性系进行均匀线性平移的参考系也是惯性系。f3p物理好资源网(原物理ok网)

在图2.24中,参考系S'相对于惯性系S以加速度a平移。如果质点m相对于惯性系S静止,则质点m相对于参考系S'加速,因此参考系S'不是惯性系。 图2.25中的参考系S′是一个圆盘,圆盘绕远离中心O′的轴以角速率ω旋转。 如果质点m相对于惯性系S静止,则质点m将相对参考系S'作圆周运动,因此参考系S'也不是惯性系。 因此,相对于惯性系进行加速平移或旋转的参考系不是惯性系,称为非惯性系。f3p物理好资源网(原物理ok网)

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虽然不存在绝对的惯性系,但我们通常使用地面作为惯性系。 事实上,月球绕着太阳公转,有加速度,但月球仍然在自转,所以地面只是一个近似惯性系牛顿第一定律是什么,当精度不高时,利用牛顿第二定理来研究地面参考系中的问题可以得到很好的推论。 在精确检测中,可以发现地面并不是一个惯性系统。 例如,读者在地理课上已经知道,沿地面(水平方向)运动的物体虽然不受水平方向的力的影响,但该物体的运动方向也会发生偏转,即表明:牛顿第一定理在地面参考系中并不严格成立,地面也不是严格的惯性系。f3p物理好资源网(原物理ok网)

数学以物理为语言,崇尚数学之美和严谨的逻辑推理。 准确性是数学的追求,读者不能只注重精确和严谨。 近似实际上才是数学的真谛。 近似法是数学的基本方法。 数学中的任何理论都是相对真理,都有其适用范围,是对客观世界在一定范围内、具有一定准确性的近似描述。f3p物理好资源网(原物理ok网)

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