詳細解析牛頓第三定律

2021-03-03 萬象經驗

每一個作用總是有一個相等的反作用和它對抗;或者說,兩物體彼此之間的相互作用永遠大小相等,方向相反。

數學表達式為

FA→B=FB→A

這就是牛頓第三定律。從動力學的角度看,有了前兩個定律已經完整了。牛頓第三定律是關於力的性質的定律,而不是動力學本身的定律,它是牛頓獨立發現的。

關於牛頓第三定律,有下列幾點需要說明:

(1)適用範圍。

(a)由於牛頓第三定律不涉及運動,因而它與牛頓第一、第二定律不同,並不要求參考系是慣性系。

牛頓力學的時空觀是絕對的,也就是說,時間和空間是客觀存在,並不因為在時空中是否存在物質或者是否存在運動而改變時空的結構和性質,因而空間可以用歐幾裡德空間來描述,它是處處「平坦」的,是各向同性的。同一個力在不同的參考系中來看,其大小和絕對的方向都是不會改變的。牛頓的這個宇宙觀似乎是「顯而易見」的,幾百年來都無人懷疑,我們稱之為「經典時空觀」,相對論的問世對此提出了質疑。

(b)對於接觸力,牛頓第三定律總是正確的。對於非接觸力,牛頓第三定律則不一定正確。

作用力與反作用力相等而反向,是以力的傳遞不需要時間,即傳遞速度無限大為的提的,這是牛頓的超距作用的觀點。如果力的傳遞速度是有限的,作用力與反作用力就不一定相等。設想物體A靜止不動,另一物體以一定的速度向右運動,t1時刻它在B點,t2山時刻它在B』點。如果力的傳遞速度有限,當它處在圖中B』點時,它在t1時刻對A的作用力FB→A剛傳到A物體上,方向向下,而物體B受到物體A的作用力FA→B則指向左上方,這是因為物體A靜止不動,它的作用早已傳到空間各處。故FA→B≠FB→A

在通常的力學問題中,物體的運動速度往往不大,即使力以有限的速度傳遞,但因傳遞速度比物體運動的速度大得多(如引力以光速傳遞),力以有限速度傳遞的效應並不顯著,可不必考慮。但在有些情況下,如在較強的電磁力作用下,粒子速度往往可與光速相比擬,牛頓第三定律就不再正確了,我們將用動量守恆定律來代替牛頓第三定律。

(2)作用力與反作用力性質相同,譬如都為萬有引力、電磁力、彈性力等等。

(3)作用力與反作用力作用在兩個物體上,永遠不會相互抵消。


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    如果教學視頻失效請聯繫微信ccjzb2016報告有問題的同學可以在下面留言交流討論§4.5  牛頓第三定律2.理解牛頓第三定律,並能應用它解釋生活中的問題。3.能區別平衡力和作用力、反作用力。【課前預習】牛頓第三定律:兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小_________,方向________,作用在________________。如汽車的發動機驅動車輪轉動,由於輪胎和地面間的摩擦。
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