牛顿运动定律
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,直到有外力迫使它改变这种状态为止。
对牛顿第一定律的理解要点:(1)运动是物体的一种属性,物体的运动不需要力来维持;(2)它定性地揭示了运动与力的关系,即力是改变物体运动状态的原因,是使物体产生加速度的原因;(3)定律说明了任何物体都有一个极其重要的属性——惯性;(4)不受力的物体是不存在的,牛顿第一定律不能用实验直接验证,但是建立在大量实验现象的基础之上,通过思维的逻辑推理而发现的。它告诉了人们研究物理问题的另一种方法,即通过大量的实验现象,利用人的逻辑思维,从大量现象中寻找事物的规律;(5)牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础,不能简单地认为它是牛顿第二定律不受外力时的特例,牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系,牛顿第二定律定量地给出力与运动的关系。
2、牛顿第二定律:物体的加速度跟所受的外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。公式F=ma.
对牛顿第二定律的理解要点:(1)牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系,即知道了力,可根据牛顿第二定律研究其效果,分析出物体的运动规律;反过来,知道了运动,可根据牛顿第二定律研究其受力情况,为设计运动,控制运动提供了理论基础;(2)牛顿第二定律揭示的是力的瞬时效果,即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应关系,力变加速度就变,力撤除加速度就为零,注意力的瞬时效果是加速度而不是速度;(3)牛顿第二定律是矢量关系,加速度的方向总是和合外力的方向相同的,可以用分量式表示,Fx=max,
Fy=may,Fz=maz;(4)牛顿第二定律F=ma定义了力的基本单位——牛顿(定义使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的作用力为1N,即1N=1kg.m/s2.
3、牛顿第三定律:两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一直线上。
对牛顿第三定律的理解要点:(1)作用力和反作用力相互依赖性,它们是相互依存,互以对方作为自已存在的前提;(2)作用力和反作用力的同时性,它们是同时产生、同时消失,同时变化,不是先有作用力后有反作用力;(3)作用力和反作用力是同一性质的力;(4)作用力和反作用力是不可叠加的,作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上,各产生其效果,不可求它们的合力,两个力的作用效果不能相互抵消,这应注意同二力平衡加以区别。
4.物体受力分析的基本程序:(1)确定研究对象;(2)采用隔离法分析其他物体对研究对象的作用力;(3)按照先重力,然后环绕物体一周找出跟研究对象接触的物体,并逐个分析这些物体对研究对象的弹力和摩擦力,最后分析其他场力;(4)画物体受力图,没有特别要求,则画示意图即可。
5.超重和失重:(1)超重:物体有向上的加速度称物体处于超重。处于失重的物体的物体对支持面的压力F(或对悬挂物的拉力)大于物体的重力,即F=mg+ma.;(2)失重:物体有向下的加速度称物体处于失重。处于失重的物体对支持面的压力FN(或对悬挂物的拉力)小于物体的重力mg,即FN=mg-ma,当a=g时,FN=0,即物体处于完全失重。
6、牛顿定律的适用范围:(1)只适用于研究惯性系中运动与力的关系,不能用于非惯性系;(2)只适用于解决宏观物体的低速运动问题,不能用来处理高速运动问题;(3)只适用于宏观物体,一般不适用微观粒子。
牛顿运动定律的意义
?牛顿在《自然哲学的数学原理》里提出的万有引力定律以及他的牛顿运动定律是经典力学的基石,他还和莱布尼茨各自独立地发明了微积分,被誉为人类历史上最伟大的科学家之一。因为牛顿,经典力学又名为“牛顿力学”,而力的单位也叫做“牛顿”,另外,以牛顿命名的数学和科学术语还有“牛顿方程”、“牛顿-莱布尼茨公式”、“牛顿法”、“高斯-牛顿最小二乘法”、“牛顿环”、“非牛顿流体”等。艾萨克·牛顿爵士是人类历史上出现过的最伟大、最有影响的科学家,同时也是物理学家、数学家和哲学家。他在1687年7月5日发表的不朽著作《自然哲学的数学原理》里用数学方法阐明了宇宙中最基本的法则——万有引力定律和三大运动定律。这四条定律构成了一个统一的体系,被认为是“人类智慧史上最伟大的一个成就”,由此奠定了之后三个世纪中物理界的科学观点,并成为现代工程学的基础。牛顿为人类建立起“理性主义”的旗帜,开启工业革命的大门。牛顿逝世后被安葬于威斯敏斯特大教堂,成为在此长眠的第一个科学家。作为经典物理学的奠基人,牛顿为物理学做出了巨大的贡献,没有他,就没有其他人的成就。牛顿运动定律不仅为他以后的成就奠定了基础也为别人铺平了道路。牛顿运动定律的建立是物理学的一个重要的里程碑,我们应该熟练的掌握并运用。
牛顿运动定律(牛顿第一、第二、第三定律)
牛顿第一运动定律】 〖内容〗
一切物体在任何情况下,在不受外力的作用时,总保持相对静止或匀速直线运动状态。
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。这就是牛顿第一定律。
牛顿第一定律还可缩写成:动者恒动,静者恒静。
A particle will stay at rest or continue at a constant velocity, unless acted upon by an external unbalanced force。
〖说明〗
物体都有维持静止和作匀速直线运动的趋势,因此物体的运动状态是由它的运动速度决定的,没有外力,它的运动状态是不会改变的。物体的保持原有运动状态不变的性质称为惯性(inertia)惯性的大小由质量量度。所以牛顿第一定律也称为惯性定律(law of inertia)。牛顿第一定律也阐明了力的概念。明确了力是物体间的相互作用,指出了是力改变了物体的运动状态。因为加速度是描写物体运动状态的变化,所以力是和加速度相联系的,而不是和速度相联系的。在日常生活中不注意这点,往往容易产生错觉。
〖注意〗
(1)牛顿第一定律并不是在所有的参照系里都成立,实际上它只在惯性参照系里才成立。因此常常把牛顿第一定律是否成立,作为一个参照系是否惯性参照系的判据。
(2)牛顿第一定律是通过分析事实,再进一步概括、推理得出的。我们周围的物体,都要受到这个力或那个力的作用,因此不可能用实验来直接验证这一定律。但是,从定律得出的一切推论,都经受住了实践的检验,因此,牛顿第一定律已成为大家公认的力学基本定律之一。
〖发现及总结〗
300多年前,伽利略对类似的实验进行了分析,认识到:运动物体受到的阻力越小,他的运动速度减小得就越慢,他运动的时间就越长。他还进一步通过进一步推理得出,在理想情况下,如果水平表面绝对光滑,物体受到的阻力为零,它的速度讲不会减慢,这是将以恒定不变的速度永远运动下去。
伽利略曾经专研过这个问题,牛顿曾经说过:“我是站在巨人的肩膀上才成功的。”这句话就是针对伽利略的。所以牛顿概括了前人的研究结果,总结出了著名的牛顿第一定律。 [编辑本段]【牛顿第二运动定律】 〖内容〗 物体的加速度跟物体所受的合外力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。
〖表达式〗 ΣF=ma或F合=ma
〖说明〗
(1)牛顿第二定律是力的瞬时作用规律。力和加速度同时产生、同时变化、同时消逝。
(2)F=ma是一个矢量方程,应用时应规定正方向,凡与正方向相同的力或加速度均取正值,反之取负值,一般常取加速度的方向为正方向。
(3)根据力的独立作用原理,用牛顿第二定律处理物体在一个平面内运动的问题时,可将物体所受各力正交分解,在两个互相垂直的方向上分别应用牛顿第二定律的分量形式:Fx=max,Fy=may列方程。
〖牛顿第二定律的五个性质〗
(1)同体性:F合、m、a对应于同一物体。
(2)矢量性:力和加速度都是矢量,物体加速度方向由物体所受合外力的方向决定。牛顿第二定律数学表达式∑F = ma中,等号不仅表示左右两边数值相等,也表示方向一致,即物体加速度方向与所受合外力方向相同。
(3)瞬时性:当物体(质量一定)所受外力发生突然变化时,作为由力决定的加速度的大小和方向也要同时发生突变;当合外力为零时,加速度同时为零,加速度与合外力保持一一对应关系。牛顿第二定律是一个瞬时对应的规律,表明了力的瞬间效应。
(4)相对性:自然界中存在着一种坐标系,在这种坐标系中,当物体不受力时将保持匀速直线运动或静止状态,这样的坐标系叫惯性参照系。地面和相对于地面静止或作匀速直线运动的物体可以看作是惯性参照系,牛顿定律只在惯性参照系中才成立。
(5)独立性:作用在物体上的各个力,都能各自独立产生一个加速度,各个力产生的加速度的失量和等于合外力产生的加速度。
〖适用范围〗
(1)只适用于低速运动的物体(与光速比速度较低)。
(2)只适用于宏观物体,牛顿第二定律不适用于微观原子。
(3)参照系应为惯性系。 [编辑本段]【牛顿第三运动定律】 〖内容〗 两个物体之间的作用力和反作用力,在同一条直线上,大小相等,方向相反。(详见牛顿第三运动定律)
〖表达式〗 F=-F'
(F表示作用力,F'表示反作用力,负号表示反作用力F'与作用力F的方向相反)
〖说明〗 要改变一个物体的运动状态,必须有其它物体和它相互作用。物体之间的相互作用是通过力体现的。并且指出力的作用是相互的,有作用必有反作用力。它们是作用在同一条直线上,大小相等,方向相反。
〖注意〗
1.
①力的作用是相互的。同时出现,同时消失。
②相互作用力一定是相同性质的力
③作用力和反作用力作用在两个物体上,产生的作用不能相互抵消。
④作用力也可以叫做反作用力,只是选择的参照物不同
⑤作用力和反作用力因为作用点不在同一个物体上,所以不能求合力
2.相互作用力和平衡力的区别
①相互作用力是大小相等、方向相反、作用在两个物体上、且在同一直线上的力;两个力的性质是相同的。
②平衡力是作用在同一个物体上的两个力,大小相同、方向相反,并且作用在同一直线上。两上力的性质可以是不同的。
③相互平衡的两个力可以单独存在,但相互作用力同时存在,同时消失
例如:物体放在桌子上,对于物体所受重力与支持力,二者属于平衡力,将物体拿走后支持力消失,而重力依然存在.
而物体在桌子上,物体所受的支持力与桌面所受的压力,二者为一对作用力与反作用力.物体拿走后,二者都消失. [编辑本段]【牛顿运动定律适用范围】 牛顿运动定律是建立在绝对时空以及与此相适应的超距作用基础上的所谓超距作用,是指分离的物体间不需要任何介质,也不需要时间来传递它们之间的相互作用。也就是说相互作用以无穷大的速度传递。
除了上述基本观点以外,在牛顿的时代,人们了解的相互作用。如万有引力、磁石之间的磁力以及相互接触物体之间的作用力,都是沿着相互作用的物体的连线方向,而且相互作用的物体的运动速度都在常速范围内。
在这种情况下,牛顿从实验中发现了第三定律。“每一个作用总是有一个相等的反作用和它相对抗;或者说,两物体彼此之间的相互作用永远相等,并且各自指向其对方。”作用力和反作用力等大、反向、共线,彼此作用于对方,并且同时产生,性质相同,这些常常是我们讲授这个定律要强调的内容。而且,在一定范围内,牛顿第三定律与物体系的动量守恒是密切相联系的。
但是随着人们对物体间的相互作用的认识的发展,19世纪发现了电与磁之间的联系,建立了电场、磁场的概念;除了静止电荷之间有沿着连线方向相互作用的库仑力外,发现运动电荷还要受到磁场力即洛伦兹力的作用;运动电荷又将激发磁场,因此两个运动电荷之间存在相互作用。在对电磁现象研究的基础上,麦克斯韦(1831-1879)在1855~1873年间完成了对电磁现象及其规律的大综合、建立了系统的电磁理论,发现电磁作用是通过电磁场以有限的速度(光速c)来传递的,后来为电磁波的发现所证实。
物理学的深入发展,暴露出牛顿第三定律并不是对一切相互作用都是适用的。如果说静止电荷之间的库仑相互作用是沿着二电荷的连线方向,静电作用可当作以“无穷大速度”传递的超距作用,因而牛顿第三定律仍适用的话,那么,对于运动电荷之间的相互作用,牛顿第三定律就不适用了。如图所示,运动电荷B通过激发的磁场作用于运动电荷A的力为 (并不沿AB的连线),而运动电荷A的磁场在此刻对B电荷却无作用力(图中未表示它们之间的库仑力)。由此可见,作用力在此刻不存在反作用力,作用与反作用定律在这里失效了。
实验证明:对于以电磁场为媒介传递的近距作用,总存在着时间的推迟。对于存在推迟效应的相互作用,牛顿第三定律显然是不适用的。实际上,只有对于沿着二物连线方向的作用(称为有心力),并可以不计这种作用传递时间(即可看做直接的超距作用)的场合中,牛顿第三定律才有效。
但是在牛顿力学体系中,与第三定律密切相关的动量守恒定律,却是一个普遍的自然规律。在有电磁相互作用参与的情况下,动量的概念应从实物的动量扩大到包含场的动量;从实物粒子的机械动量守恒扩大为全部粒子和场的总动量守恒,从而使动量守恒定律成为普适的守恒定律。
牛顿运动定律错误了吗?
牛顿定律适用于低速宏观物体的运动近似。主要是由于牛顿定律没有设定速度上限,认为质量是恒量,和认为存在绝对时间和绝对空间。这些都被实验所否定了。
相对论和量子力学可以解决经典力学问题,这两个理论在低速宏观时和牛顿力学是自洽的。
统一理论是现阶段研究目标,最可能实现的是弦论。
英国科学家谁发现了牛顿运动定律和什么定律
艾萨克·牛顿(1643年1月4日—1727年3月31日)爵士,英国皇家学会会长,英国著名的物理学家,百科全书式的“全才”,
他在1687年发表的论文《自然定律》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点,并成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性,展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律;为太阳中心说提供了强有力的理论支持,并推动了科学革命。
在力学上,牛顿阐明了动量和角动量守恒的原理,提出牛顿运动定律。在光学上,他发明了反射望远镜,并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察,发展出了颜色理论。他还系统地表述了冷却定律,并研究了音速。
在数学上,牛顿与戈特弗里德·威廉·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。他也证明了广义二项式定理,提出了“牛顿法”以趋近函数的零点,并为幂级数的研究做出了贡献。
赫歇尔家族是天文学史上重要的家族,最著名的有威廉·赫歇尔(1738(戊午年)-1822)为天文学作出重要的贡献
牛顿运动定律的应用领域
牛顿运动定律在物理学等学科领域上,应用广泛: 牛顿运动定律可求解动力学问题。
物体的受力情况已知求解运动状态,或是运动状态已知求解受力情况,均是对受力情况、加速度、运动状态三个条件(结论)依次转化,两类问题的求解思路相同,基本分为以下三步:①确定研究对象,进行受力分析或运动状态变化情况分析;②建立合适坐标系,列牛顿运动定律方程,适当补列其它方程;③解方程并讨论。
除动力学领域外,牛顿运动定律在物理学其他分支学科上亦有应用。
在流体力学中,牛顿运动定律较功能原理,推导理想流体的气体沿水平方向运动或不计单位体积质量气体的势能时遵循的伯努利方程 , 更直观易懂。 对于密度为 的小体元,设其受到的体积力密度为 ,压强梯度力为 ,则牛顿第二运动定律在流体力学中有特殊表达形式 : 。 (式中 为梯度算符 。 也可能记作 ,此时 表示 方向压强的改变。 )另外,基于通过对应力与应变线性定律进行修正而得到的唯象模型得到的非牛顿流体的本构方程,可基于牛顿运动定律建立动能质气扩散输运的动量平衡方程得到,即适用于非牛顿流动的普适动量输运定律,该方式还可阐明一些非牛顿流动现象的本质是来自能质运动过程中的惯性。
在电磁感应中电容负载平行导轨模型 中,接不同负载其上的导体棒将有不同的运动形式。接容抗时对电容器充电,其中导体棒只要有电流,则始终受安培力,可以针对具体物理过程灵活运用牛顿运动定律及同一直线矢量合成 方法确定杆的运动状态。 牛顿运动定律在日常生活和生产实践上,亦有众多应用和帮助: 在机械制造领域中,牛顿运动定律能帮助研发安全且高效的机械结构或产品。根据牛顿第二运动定律推得的法向压强梯度表达式 , 能更好地解释机翼举力 ;根据牛顿第三运动定律导出的在运动时 ,可设计出“空吸(卷吸)作用”原理设计的尾喷管 。上述两种研究成果可广泛用于指导飞机、火箭和车辆等运动机械的制造设计,对于提高它们的推进效率都会大有帮助。
在信息社会学领域中,借鉴牛顿运动定律的思想方法,可完成信息社会学有关概念的衍生与定理的变通,获得的新规律可指导图书情报工作的现状与趋势。
在心理健康教育领域中,牛顿的三条运动定律可分别对应“立志”、“修身”和“崇尚仁爱”三个教育环节。在牛顿力学中,三定律既相互独立,又有体系内的一致性、完整性和相容性;在教育学中,这三个环节相辅相成、和谐统一。这对引导高校理工科学生重塑、优化和调整心理品质、状态,有着积极的启示作用。
在金融领域中,牛顿运动定律也可用来解释和预测金融发展动向。如在股票市场投资中,就有三条与牛顿运动定律一一对应的定律:①除有外因,股价维持原有变化趋势;②股价增速依市场,成比例地正向变化;③每位买家都是卖主。该预测与数据 比较基本准确。
在动画制作领域中,由于牛顿运动定律表明力的作用是造成一切运动的根本原因,而动画是让画面运动的影视艺术,故牛顿运动定律在动画艺术中占有重要的位置,是动画中必不可少的研究对象。 如在银幕上表现出物体的重量感,完全取决于其受力运动时动画的间隔距离,而不在动画稿本身的美观和逼真程度。这需要合理借助牛顿运动定律,能增强动画真实感。
牛顿运动定律的发展简史
公元前5世纪,古希腊哲学家德谟克利特(Leucippus,公元前500—公元前440)、伊壁鸠鲁(Epicurus,公元前341—公元前270)认为:“当原子在虚空里被带向前进而没有东西与他们碰撞时,它们一定以相等的速度运动。”这只是猜测或推想的结果。
公元前4世纪,古希腊哲学家亚里士多德(Aristotle,公元前384—公元前322)指出:静止是物体的自然状态,如果没有作用力就没有运动(力是维持物体运动的原因)。该观点遗失了“力能使物体停止运动,也能使物体开始运动”这一关键点,故错误。 但他第一次提出了力与运动间存在关系,为力学发展做出了一定贡献。
6世纪, 希腊学者菲洛彭诺斯(J.Philoponus)对亚里士多德的运动学说持批判态度。他认为抛体本身具有某种动力,推动物体前进,直到耗尽才趋于停止,这种看法后来发展为14世纪的“冲力理论”。
14世纪,法国哲学家布里丹(Jean Buridan,1295—1358?)、阿尔伯特、尼克尔·奥里斯姆(Nicole Oresme,1320?—1382)等人提出“冲力理论”,他们认为:“推动者在推动一物体运动时,便对它施加某种冲力或某种动力,速度越大,冲力越大,冲力耗尽时,物体停止下来。”这一理论为意大利物理学家伽利略·伽利雷(Galileo Galilei,1564—1642)和英国物理学家艾萨克·牛顿(Isaac Newton,1643—1727)开辟了道路。
17世纪,伽利略在其的著作中多次提出类似于惯性原理的说法。他分别于1632年和1638年,在《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》和《关于力学和位置运动的两门新科学的对话》中记录了理想斜面实验(一小球沿倾斜平台滚向水平面,表面越光滑小球滚得越远 ),并推理“如有一足够长而绝对光滑的表面,将没有东西(摩擦力)能阻碍小球运动,所以小球一直继续运动或者直到有东西(外力)阻碍它”,从而得到结论:“物体在自然状态下会维持原有运动而非趋于停止”。该结论打破了自亚里士多德以来约一千三百年间“力是维持物体运动的原因”的陈旧观念,但仍未摆脱其影响。该结论很接近惯性定律(牛顿第一运动定律又称惯性定律,其首先是由伽利略发现的 )。
1644年,法国物理学家勒内·笛卡尔(Rene Descartes,1596—1650)在《哲学原理》中弥补了伽利略的不足。 他明确地指出,除非物体受到外因的作用,物体将永远保持其静止或运动状态,并且还特地声明,惯性运动的物体永远不会使自己趋向曲线运动,而只保持在直线上运动。他把这条基本原理表述为两条定律:①每一单独的物质微粒将继续保持同一状态,直到与其他微粒相碰被迫改变这一状态为止;②所有的运动,其本身都是沿直线的。然而笛卡儿没有建立起他试图建立的那种能演绎出各种自然现象的体系,不过他的思想对牛顿对此类定律之后的总结产生了一定的影响。笛卡儿的最大贡献在于他第一个认识到:力是改变物体运动状态的原因。
1662年,伽利略指出:“以任何速度运动着的物体,只要除去加速或减速的外因,此速度就可以保持不变。”笛卡尔也认为:“在没有外加作用时,粒子或者匀速运动,或者静止。”牛顿把这一假定作为牛顿第一运动定律,并将伽利略的思想进一步推广到有力作用的场合,提出了牛顿第二运动定律。
1664年,牛顿受到对碰撞问题研究较早的笛卡尔的影响,也开始研究二个球形非弹性刚体的碰撞问题。1665—1666年,牛顿又研究了二个球形刚体的碰撞问题。他没有把注意力集中在动量和动量守恒方面,而是把集中在物体之间的相互作用上。对于两刚体的碰撞,他提出:“在它们向彼此运动的时间中(就是它们相碰的瞬间),它们的压力处于最大值,……它们的整个运动是被此一瞬间彼此之间的压力所阻止,……只要这两个物体都不互相屈服,它们之间将会持有同样猛烈的压力,……它们将会像以前弹回之前彼此趋近那样多的运动相互离开。”
1668—1669年,荷兰物理学家克里斯蒂安·惠更斯(Christiaan Huygens,1629—1695)、沃里斯(willis)和英国物理学家克里斯托弗·雷恩(Christopher Wren,1632—1723)分别对碰撞问题也做了很多研究,并得出了一些重要的结论。 其中,惠更斯的工作比较突出,他证明了两硬体在碰撞过程中同一方向的动量保持不变,纠正了笛卡尔不考虑动量具有方向性的错误,而且首次提出碰撞前后的动量守恒。牛顿在正式提出牛顿第三运动定律时,肯定了他们的工作,同时也指出了他们的局限性。牛顿认为:“雷恩和惠更斯的理论以绝对硬的物体为前提,而用理想弹性体可以得到更肯定的结果,并且用非理想弹性体,如压紧的木球、钢球和玻璃球做实验,消除误差后结果是一致的。”
1673年,法国物理学家马里奥特(EdmeMarotte,1620—1684)用两个单摆做碰撞实验,巧妙地测出了碰撞前后的瞬时速度。牛顿也重复做了此实验,他进一步讨论了空气阻力的影响及改进办法,并对结果进行了修正。
1684年8月起,在英国物理学家埃德蒙多·哈雷(EdmondHalley,1656—1742)的劝说下,牛顿开始写作《自然哲学的数学原理》,系统地整理手稿,重新考虑部分问题。1685年11月,形成了两卷专著。1687年7月5日,《原理》使用拉丁文出版。《原理》的绪论部分中的运动的公理或定律一节中提出了牛顿运动定律,摆脱了旧观念的束缚。1713年,《原理》出第2版;1725年,出第3版。
19世纪后半期,德国物理学家古斯塔夫·罗伯特·基尔霍夫(Gustav Robert Kirchhoff,1824—1887)、奥地利及捷克物理学家恩斯特·马赫(Ernst Mach,1838—1916)、美国物理学家埃森布德(L. Eisenbud)、美国物理学家奥斯顿(N. Austern)等人对牛顿运动定律的表述均有论述,并提出自己的修正意见。其中,马赫在《发展中的力学》 中,对牛顿运动定律做了比较全面的考察和分析整理;埃森布德在《关于经验的运动定律》 中、奥斯顿在《牛顿力学的表述》 中,也提出了相似的新表述。 但这些修正意见中有一部分受到质疑,质疑者包括瑞士及美国物理学家阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein,1879—1955)等。
1905年以来,爱因斯坦的相对论推翻了牛顿建立的大部分科学体系。爱因斯坦指出,牛顿运动定律在超出经典力学范围或质点、惯性参考系以及宏观、低速运动问题等适用条件时,不再成立。该部分内容已超出对牛顿运动定律发展简史的讨论范围,后续发展可参阅狭义相对论、广义相对论等词条。
牛顿运动定律
1.根据“传送带上有黑色痕迹,且初始时传送带与煤块都静止”可知,煤块与传送带之间发生了相对滑动,煤块的加速度a小于传送带的加速度a0;且在煤块相对传送带不再滑动,即共速之前,煤块的速度在同一时刻始终小于传送带的速度,故煤块在这一段时间内总是匀加速直线运动,而传送带是先匀加速直线运动后匀速运动,由此可知解此题有以下几种解法。
2.
解法1 根据“传送带有黑色痕迹”可知,煤块与传送带之间发生了相对滑动,煤块的加速度a小于传送带的加速度a0。根据牛顿定律可知:a =μg。
设经历时间t1传送带由静止开始加速到速度等于v0,煤块则由静止加速到v,有v0= a0t1, v = at1。
由于a < a0,故v < v0,煤块继续受到滑动摩擦力的作用。再经过时间t2,煤块的速度由v增加到v0由v0= v+at2。
此后,煤块与传送带运动速度相同,相对于传送带不再滑动,不再产生痕迹。
大学物理牛顿运动定律
haoandlong,你好:
解:
A物体受到的拉力为绳子张力。
B物体的重力:m(1+1/2)g=3mg/2
AB共同加速运动:加速度a=3/2*mg/2m=3g/4
则绳子拉力为:ma=3mg/4
选择D.