欢迎光临
我们一直在努力

牛顿第一定律公式(牛顿不可撼动的力学定律)

有人说:道法自然,旧藏玄冥;天将牛顿,万物生明。

1727年,牛顿逝世,英国以国葬规格将他安葬于威斯敏斯特大教堂。出殡那天,抬棺椁的是两位公爵、三位伯爵和一位大法官,前来送葬的人将街道堵得水泄不通。在哀歌里,世界与这位科学巨人告别。

牛顿第一定律公式(牛顿不可撼动的力学定律)插图

威斯敏斯特教堂

学过物理的我们对牛顿并不陌生,牛顿构建了宏观物理大厦,彻底改变了科学发展的进程,牛顿机械宇宙力学体系,在自然科学领域里占据了长达两百年的统治地位。

牛顿留给人们的理论有很多:万有引力、微积分、力学体系.....在这篇文章中,我们主要带大家回顾一下最经典的牛顿力学三大定律。

物体为什么会动,长期以来,人们直觉认为,物体的运动是与推、拉等行为相联系的,如果没有推拉等,物体的运动便会停下来。根据这些经验,压力士多德得出结论:必须存在某一动作作用在物体上,物体才能运动,否则只能静止在某个地方。

400多年前,伽利略做了如下图所示的实验:让一个小球从静止状态开始运动,冲上另一个斜面。如果没有磨擦(不可能存在的,所以是个理想实验假设),小球将达到原来的高度。如果第二个斜面角度更小,则小球仍能达到原来高度,只是运动距离更远.....如果第二个平面完全水平时呢?小球将永远运动下去。伽利略由此推断:力不是维持物体运动的原因。

牛顿第一定律公式(牛顿不可撼动的力学定律)插图1

伽利略斜面实验

伽利略同时代的笛卡尔也研究这个问题,他认为运动中的物体没有受到力的作用,它将继续以同一速度同一方向一直运动下去,他还认为,这应该成为一个原理。

站在伽利略、笛卡尔等巨人的肩膀上,牛顿提出了力的概念,它将物体间复杂多样的相互作用抽象为“力”。

1、牛顿第一定律:

一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。

物体这种保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。牛顿第一定律也被叫作惯性定律。 描述物体惯性的物理量是它的质量。

任何物体都和周围的物体有相互作用,不受力作用的物体是不存在的,因此描述的是一种理想状态,不可能用实验验证。

牛顿第一定律揭示了力与运动的关系:力不是维持物体运动状态的原因,而是改变运动状态的原因。

2、牛顿第二定律:

物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟它的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。 可用公式: F=ma表示。

牛顿第一定律说明力是改变物体运动的原因,定性地说明了力,牛顿第二定律则从数量上定量的说明了力,这样我们不仅知道力的存在,并且能够定量的分析、计算力。

在平直路面上,质量为 1 100 kg 的汽车在进行研发的测试,当速度达到 100 km/h时取消动力,经过 70 s 停了下来。汽车受到的阻力是多少?重新起步加速时牵引力为2 000 N,产生的加速度是多少?假定试车过程中汽车受到的阻力不变。

牛顿第一定律公式(牛顿不可撼动的力学定律)插图2

小车受力图

解:初速度 v0 = 100 km/h = 27.8 m/s,末速度为 0,滑行时间 t = 70 s。加速度为:a=-v0/t由牛顿第二定律: 阻力F= ma= -m(v0/t)= -437N重新启动后,汽车所受合力为:F合=2000N-437N=1563N由牛顿第二定律: a2=F合/m=1.42m/s2 .

3、牛顿第三定律:

两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。

我们在拉车的时候,车子会受到我的拉力,同时,我们也会受到车的拉力。我们给车子的力抵消了车子轮胎受到的摩擦力,所以车子动了。同时,由于地面给了我们一个向前的摩擦力,抵消了车子对我们施加的向后的拉力,所以我们能够向前走。 很多静力学问题可以用牛三来解决,当一个物体静止时,其受力为总和为0,然后就可以用牛顿第三定律分析各个部分受到的不同的力。

延伸一点:动量的公式: E=mv 。牛顿第三定律的重要动力学内涵是:动量守恒。如火箭发射:喷射出来的燃料的动量抵消了火箭向上的动量,如果燃料一直冲向地面,因此火箭便一直往上冲。

牛顿第一定律公式(牛顿不可撼动的力学定律)插图3

长征五号火箭发射

牛顿力学定律就讲到这里,现在故事时间,我们接开头,讲一下牛顿与苹果的爱恨情仇。

牛顿第一定律公式(牛顿不可撼动的力学定律)插图4

青年牛顿与苹果

在牛顿送葬的队伍里,有一个当时尚未为人所知的小人物,他就是逃难到英国的伏尔泰,他被现场的场景所震惊,便花心思去各种打探牛顿的事情,其中就包括:牛顿如何发现了万有引力定律。

苹果砸到牛顿,牛顿顿悟,想出了万有引力定律的故事是牛顿的外甥女告诉伏尔泰的,伏尔泰信了,然后写进自个的书里,从此,苹果与牛顿与万有引力三者之间就扯上了关系。

至于那颗苹果树是否真的存在?我们不得而知。但是如果存在的话,应该长在牛顿的乡下老宅内。牛顿在伦敦读书时候,适逢黑死病流行,为躲避瘟疫,牛顿躲回乡下,并在那里度过了开挂的一年半时间,在这18个月里,他思考数学问题、计算星轨、探索万有引力.....那一年,1666年,是牛顿的奇迹年,是牛顿的高产年份。

赞(0)
未经允许不得转载:杰豪游 » 牛顿第一定律公式(牛顿不可撼动的力学定律)
分享到: 更多 (0)

评论 抢沙发

  • 昵称 (必填)
  • 邮箱 (必填)
  • 网址

大前端WP主题 更专业 更方便

联系我们联系我们