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物体运动速度增大的原因是什么

时间:2022-02-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:英国科学家牛顿(Isaac Newton)在伽利略等人对力学研究的基础上,进行了深入的分析和研究,总结出了三条运动定律,于1686年在他的著作《自然哲学的数学原理》一书中发表,这三条定律统称牛顿运动定律.牛顿第一定律提出了两个力学基本概念,一个是物体的惯性,一个是力.第一定律指出,任何物体都具有保持其运动状态不变的性质,这个性质叫做惯性,所以第一定律也称为惯性定律.第一定律还表明,正是由于物体具有

英国科学家牛顿(Isaac Newton)在伽利略等人对力学研究的基础上,进行了深入的分析和研究,总结出了三条运动定律,于1686年在他的著作《自然哲学的数学原理》一书中发表,这三条定律统称牛顿运动定律.

1.牛顿第一定律

第一定律的文字叙述如下:任何物体都要保持其静止或匀速直线运动状态,直到外力迫使它改变运动状态为止.

牛顿第一定律提出了两个力学基本概念,一个是物体的惯性,一个是力.第一定律指出,任何物体都具有保持其运动状态不变的性质,这个性质叫做惯性,所以第一定律也称为惯性定律.第一定律还表明,正是由于物体具有惯性,所以要使物体的运动状态发生变化,一定要有其他物体对它作用,这种作用称之为力.第一定律把力与物体的运动状态正确地联系起来,它表明力不是维持物体运动的原因,而是使物体运动状态发生变化的原因.

2.牛顿第二定律

物体在运动时具有速度,我们把物体的质量与运动速度的乘积称作物体的动量,用p表示,即

第二定律的文字叙述如下:动量为p的物体,其动量随时间的变化率等于作用于物体的合外力.即

当物体在低速情况下运动时,即物体的运动速度远小于光速时,物体的质量可视为不依赖于速度的常量,上式可写为

即物体所受的力等于其质量和加速度的乘积.这是我们熟知的牛顿第二定律的加速度形式,在牛顿力学中它和式(2.1a)完全等效.但需要指出的是,动量形式即式(2.1a)是牛顿第二定律的普遍形式.这一方面是因为在物理学中动量的概念比速度、加速度更为普遍和重要;另一方面,现代实验证明,当物体速度达到接近光速时,其质量已明显和速度相关,此时式(2.1c)不再适用,但是式(2.1a)被实验证明仍然是成立的.

牛顿第二定律揭示了力、质量、加速度这三个物理量之间的定量联系,把力和运动之间的关系从第一定律所阐述的定性关系提高到定量联系的科学高度,为力学的定量研究奠定了基础.

3.牛顿第三定律

第三定律的文字叙述如下:两物体之间的作用力F和反作用力F',沿同一直线,大小相等,方向相反,分别作用在两个物体上.即

F=-F'

牛顿第三定律指出了力的相互作用性.作用力与反作用力总是同时存在同时消失的,它们是同种性质的力,它们之间有主动和被动之分,而无作用上的先后之别.

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