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牛頓三定律

牛頓運動定律包括牛頓第壹運動定律、牛頓第二運動定律和牛頓第三運動定律,由艾薩克·牛頓在《自然哲學的數學原理》壹書中總結提出,1687。

1,牛頓第壹定律。

如果作用在物體上的外力為零,物體的運動速度保持不變(慣性定律)

牛頓第壹定律表明,如果作用在物體上的外力為零,物體的運動速度不變。速度是壹個矢量,包括運動的大小和方向。

根據這個定律,可以得出這樣的結論:壹個靜止的物體將保持靜止,直到有外力作用於它。壹個運動的物體會保持它的速度和方向,直到有外力作用於它。

2.牛頓第二定律。

作用於物體的外力等於其質量和加速度的乘積。

牛頓第二定律表明,作用於物體的外力等於質量和加速度的乘積。這個定律也被稱為“加速度定律”。表示為方程,F=ma,其中F為外力,m為質量,a為加速度。

第二定律也可以用動量來表示,即作用在物體上的外力等於動量的變化率:

f = DP/dt;其中p是動量,t是時間。

由於動量等於質量乘以加速度,如果質量不變,就可以得到加速度定律。如果質量容易隨時間流動而變化,則系統是變質量系統,必須考慮質量的時變性。更多細節請參考變質量系統。

3.牛頓第三定律。

當兩個物體相互作用時,相互施加的力大小相等,方向相反(作用力和反作用力)。

牛頓第三定律表明,當兩個物體相互作用時,相互施加的力大小相等,方向相反。根據第三定律,力是物體之間的相互作用,力會成對出現,其中壹個叫做“作用力”,另壹個叫做“反作用力”。

這兩個力大小相等,方向相反。在這兩個力之間,任何壹個力都可以稱為壹個作用力,它對應的力自然就成了壹個伴隨的反作用力。

這壹對作用和反作用稱為“配對力”。第三定律也叫“作用力與反作用力定律”。

擴展數據:

在過去的兩百年裏,物理學家完成了許多實驗和觀測來檢驗牛頓運動定律,牛頓定律對於壹般條件可以計算出很好的近似結果。牛頓定律、牛頓萬有引力定律、微積分的數學方法對各種物理現象給出了壹致的定量解釋。

在某些情況下,牛頓運動定律不適用,這時候就需要更先進的物理理論。在超高速或者非常強的重力場條件下,我們需要相對論來修正和解釋壹些天體運動和現象,比如黑洞。在原子尺度上,我們需要量子力學來解釋原子發射光譜等物理現象。

但在現代工程中,對於壹般的應用案例,如車輛或飛機的運動,牛頓運動定律可以準確地解釋和計算工程師遇到的問題。所以牛頓運動定律對於中學物理,大學工科,理科生來說,仍然是必修的基礎部分。

如果要考慮狹義相對論的影響,第二定律必須修改。因為當速度接近光速時,作用在物體上的合力不能準確表示為靜止質量和加速度的乘積。詳情請參考項目四維力。第三定律不適用於狹義相對論,因為同時性的相對性在第三定律中無法實現。

對於兩個彼此不直接接觸,但相隔有限距離的物體,第三定律假設物體之間的相互作用是瞬時超距的。

假設兩個相互作用的物體相隔壹定距離,從參考系A觀察,在時間t,兩個物體相互施加的力分別為F(t)和-F(t)。但從另壹個相對速度為v≠0的參照系B觀察,這兩個力的作用時間不同,所以第三定律不成立,需要修改。

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