牛顿力学 介绍

牛顿力学 介绍
牛顿力学 介绍

牛顿力学 介绍
牛顿力学涉及很多方面,他们都涉及最基本的三个定律. 牛顿第一定律（Newton first law of motion) 内容：一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态. 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.物体的这种性质称为惯性.所以牛顿第一定律也称为惯性定律.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：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. 牛顿第一定律 内容：一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态. 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和运动方向决定的,没有外力,它的运动状态是不会改变的.物体的这种性质称为惯性.所以牛顿第一定律也称为惯性定律.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：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.
　　编辑本段牛顿第二定律
　　内容：物体在受到合外力的作用会产生加速度,加速度的方向和合外力的方向相同,加速度的大小与合外力的大小成正比,与物体的惯性质量成反比. 第二定律定量描述了力作用的效果,定量地量度了物体的惯性大小.它是矢量式,并且是瞬时关系. 要强调的是,物体受到的不为零合外力,会产生加速度,使物体的运动状态或速度发生改变,但是这种改变是和物体本身的运动状态有关的. 公式：F=ma F为合外力 理瞬时 矢量 同一与同时 相对 局限：该定律只用于宏观物体的低速运动,而处理微观粒子的高速运动用量子力学.
　　编辑本段牛顿第三定律
　　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. 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. 另需要注意： （1）作用力和反作用力是没有主次、先后之分.同时产生、同时消失. （2）这一对力是作用在不同物体上,不可能抵消. （3）作用力和反作用力必须是同一性质的力. （4）与参照系无关. 动量 定义 质点的质量m与其速度v的乘积（mv）.动量是矢量,用符号p表示.质点组的动量为组内各质点动量的矢量和.物体的机械运动都不是孤立地发生的,它与周围物体间存在着相互作用,这种相互作用表现为运动物体与周围物体间发生着机械运动的传递（或转移）过程,动量正是从机械运动传递这个角度量度机械运动的物理量,这种传递是等量地进行的,物体2把多少机械运动（动量）传递给物体1,物体2将失去等量的动量,传递的结果是两者的总动量保持不变.从动力学角度看,力反映了动量传递快慢的情况.与实物一样,电磁场也具有动量.例如光子的动量为p＝h/（2π）k,其中h为普朗克常量,k为波长,其大小为k=(2π)/λ （λ 为波长）,方向沿波传播方向.在国际单位制中,动量的单位为千克·米/秒（kg·m/s）. 动量守恒定律 动量守恒定律是最早发现的一条守恒定律,它起源于16～17世纪西欧的哲学家们对宇宙运动的哲学思考. 观察周围运动着的物体,我们看到它们中的大多数,例如跳动的皮球、飞行的子弹、走动的时钟、运转的机器,都会停下来.看来宇宙间运动的总量似乎在减少.整个宇宙是不是也像一架机器那样,总有一天会停下来呢?但是,千百年来对天体运动的观测,并没有发现宇宙运动有减少的迹象.生活在16、17世纪的许多哲学家认为,宇宙间运动的总量是不会减少的,只要能找到一个合适的物理量来量度运动,就会看到运动的总量是守恒的.这个合适的物理量到底是什么呢? 法国哲学家兼数学家、物理学家笛卡儿提出,质量和速率的乘积是一个合适的物理量.可是后来,荷兰数学家、物理学家惠更斯(1629—1695)在研究碰撞问题时发现：按照笛卡儿的定义,两个物体运动的总量在碰撞前后不一定守恒. 牛顿在总结这些人工作的基础上,把笛卡儿的定义作了重要的修改,即不用质量和速率的乘积,而用质量和速度的乘积,这样就找到了量度运动的合适的物理量.牛顿把它叫做“运动量”,就是我们现在说的动量.1687年,牛顿在他的《自然哲学的数学原理》一书中指出：某一方向的运动的总和减去相反方向的运动的总和所得的运动量,不因物体间的相互作用而发生变化；还指出了两个或两个以上相互作用的物体的共同重心的运动状态,也不因这些物体间的相互作用而改变,总是保持静止或做匀速直线运动. 2?动量守恒定律的适用范围比牛顿运动定律更广 近代的科学实验和理论分析都表明：在自然界中,大到天体间的相互作用,小到如质子、中子等基本粒子间的相互作用,都遵守动量守恒定律.因此,它是自然界中最重要、最普遍的客观规律之一,比牛顿运动定律的适用范围更广.下面举一个牛顿运动定律不适用而动量守恒定律适用的例子. 在我们考察光的发射和吸收时,会看到这样一种现象：在宇宙空间中某个地方有时会突然发出非常明亮的光,这就是超新星.可是它很快就逐渐暗淡下来.光从这样一颗超新星出发到达地球需要几百万年,而相比之下超新星从发光到熄灭的时间就显得太短了. 当光从超新星到达地球时,它给地球一个轻微的推动,而与此同时地球却无法给超新星一个轻微的推动,因为它已经消失了.因此,如果我们想像一下地球与超新星之间的相互作用,在同一瞬间就不是大小相等、方向相反了.这时,牛顿第三定律显然已不适用了. 虽然如此,动量守恒定律还是正确的.不过,我们必须把光也考虑在内.当超新星发射光时,星体反冲,得到动量,同时光也带走了大小相等而方向相反的动量.等经过几百万年之后光到达地球时,光把它的动量传给了地球.这里要注意的是：动量不仅可以为实物所携带,而且可以随着光辐射一起传播.当我们考虑到上述这点时,动量守恒定律还是正确的