一口气带你搞懂牛顿三大定律!

作者: 长尾君

来源: 原点阅读

发布日期: 2022-02-23 11:57:50

本文详细介绍了牛顿三大定律,包括牛顿第一定律(惯性定律)、牛顿第二定律(F=ma)和牛顿第三定律(作用力和反作用力),并通过实例解释了这些定律的实际应用和物理意义。

牛顿第一定律:任何物体都保持静止或匀速直线运动状态,直到其他物体的作用迫使它改变这种状态为止。牛顿第一定律也叫惯性定律,它告诉我们“运动并不需要力来维持”。如果物体不受力,那它之前是什么速度,之后就依然是什么速度。为什么它还有一个名字叫“惯性定律”呢?惯性在英文里跟惰性是同义词(Inertia),就是懒的意思。所以,惯性定律就是说所有的物体都很“懒”,像懒猪一样,都不愿意主动改变自己的运动状态。

如果我现在没动,那就一直不动,除非你用力推我;如果我现在有一个速度,那就一直以这个速度前进,除非有力拦着我。喜欢科幻电影的朋友肯定对这个画面不陌生:一个宇航员在外太空不小心弄断了连接飞船的绳子,然后大家就只能眼睁睁地看着这个宇航员以一定速度飘向太空深处。因为太空中没有其他外力拦住他,所以他就只能遵守惯性定律“懒”下去,一直以同一速度飘走(虽然他是如此地不愿意)。

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原因。那么,力的作用到底是什么呢?伽利略在后半句里说了:力是改变物体运动状态的原因。也就是说,虽然运动本身不需要力来维持,但是,如果想改变运动状态,比如宇航员不想飘向太空深处,想回到飞船,这就需要一个外力来拉一把。

牛顿第二定律:物体的加速度a跟物体受到的合外力F成正比,跟物体的质量m成反比,写成公式就是F=ma。

于是,我们就引出了牛顿力学里最重要的一个公式,整个高中物理都可以说是在学习F=ma在各种情况下的应用。牛顿第二定律也让我们有了一个全新的视角来审视“质量”这个概念。惯性定律不是说“万物都很懒”吗?没有外力推动,一个个都不愿改变自己的运动状态。但是,虽然大家都很“懒”,可“懒”也分三六九等。有的物体是轻微的懒,轻轻一推就改变了运动状态;有的是极度的懒,用八抬大轿都抬不动。

那么,如何判断一个物体是一点点懒,还是非常懒呢?答:根据质量。因为牛顿第二定律告诉我们,一个物体的质量越大,同等外力下产生的加速度就越小,即运动状态变化得越慢,这不就是更懒的意思吗?所以,质量就成了一个衡量物体运动状态改变难易程度的物理量。质量越大,越胖,就越不想动,想想好像真的很有道理。

牛顿第三定律:相互作用的两个物体作用力和反作用力大小相等,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”,并没有提到“力”。但因为我们在讨论牛顿力学,所以教材里就直接用作用力和反作用力来表述,方便理解)。这很好理解,比如我用力推一下墙,就会感觉墙也用力推了一下我,这两个力大小相等,方向相反。

UUID: a8d20cc4-e54b-4276-ae84-605270a9cdca

原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/AI语料库-20240917-V2/AI语料库/中科院物理所公众号-pdf2txt/2022/中科院物理所_2022-02-23_「转」一口气带你搞懂牛顿三大定律!.txt

是否为广告: 否

处理费用: 0.0041 元