牛顿经典力学与人类生活

牛顿——经典力学的奠基人，牛顿力学是经典物理学的核心，主要内容就是牛顿在1687年发表的《自然哲学的数学原理》中提出的质点运动三定律，总结了物体的惯性、加速度和作用力三者的关系。经典力学体系的建立，是人类认识自然及历史的第一次大飞跃和理论的大综合，它开辟了一个新的时代，并对科学发展的进程以及人类生产生活和思维方式产生了深刻的影响。牛顿第一定律(即惯性定律)是:任何物体总是保持其静止或匀速直线运动状态，直到作用力迫使其改变这种状态为止。物体受到作用力后就会产生加速度，从而改变物体的动量。牛顿第二定律对此进行了描述:物体所受合力大小与物体的加速度成正比，合力方向与加速度方向相同(F=ma)。物体受到作用力时也会对其施力物体产生反作用力，即牛顿第三定律所说的:两物体相互作用时，如果F1表示第一个物体受到第二个物体的作用力，F2表示第二个物体受到第一个物体的作用力，则F1与F2总是大小相等，方向相反，并在同一直线上(F1=－F2)。此外，还有机械能守恒定律、动量定理、动量守恒定律、动能定理等。

牛顿运动定律可解决低速、宏观的动力学问题。譬如踢足球，当静止在地上的足球被运动员踢上一脚时，受到了外力而产生加速度且与踢力方向相同，于是会向踢力方向飞出，同时，运动员会感觉到脚的疼痛，而且会自然地回弹，这是受到反作用力的缘故。运动员的踢力越大，球就飞得越快，脚也会越疼。当踢力停止作用后，由于惯性，球不会马上停住，但又由于受到空气等阻力，最终肯定会停住。又如，撑竿跳高时，助跑速度越快跳得越高;物体下落时越来越快，往上抛出的东西上升时会越来越慢，最终停止上升而下落。这就是机械能可以相互转化又能总体守恒的原理。在动量定理方面，比如，茶杯摔在水泥板上要比摔在沙地上易碎，这是因为水泥板比较硬，缓冲作用差，作用时间短，作用力就会大，而沙地刚好相反。

当物体所受的合外力为零时，系统内动量守恒。打台球是反映动量守恒定律最好的例子。用杆推动主球获得动量后，与目标球碰撞，目标球也就获得了动量，主球会速度减小甚至回弹。如果主球回弹，目标球会运动得比原来母球更快。因为母球和目标球组成的体系中动量守恒，理论分析要忽略摩擦力所消耗的能量。