力與運動,熱和光,時間與能量解密

2021-01-08 星空葉百科

力分為推力和拉力,它可以改變物體的形狀和原來的運動狀態。有些力只有在物體接觸時,才可以表現出來。例如,運動員踢足球的力、運動員舉重、物體自由落下。而有一些力要在物體相互接觸時才可以表現出來,例如,引力和磁力。力總是成對出現的,兩個大小相等,方向相反,沿用一直線相互作用的物體間的力,稱之為作用力或反作用力。例如,當你推牆時,牆同時也在推你,不然你的手會透過牆壁。自然間存在的主要力類型有:重力、電磁力以及核力。

有趣的知識:

1.地球的重力是月球的6倍,這是因為地球質量大於月亮質量

2. 物體具有保持原有運動狀態或靜止狀態的性質,質量越大,改變原有物體狀態需要的力就越大。這種稱之為:「慣性」。

3. 跳蚤起跳時的加速度是重力加速度的140倍,時火箭升空時加速度的50倍。

4. 給一個物體施加力,物體在0摩擦力(阻力)下,將一直有規律的運動下去。

功和力以及負荷

負荷是指移動物體的質量,以kg表示;力是指移動物體時所施加的作用,用牛頓N表示;功是描述力使負荷沿著力的方向發生的位移,用焦耳J表示。

過山車

過山車沒有發動機,但是它為什麼會在軌道上跑來跑去,這都是因為「慣性」,你給它一個初始力,它就會從高處往下移動,速度越來越快,使它可以繼續向前。

自由落體

牛頓的「萬有引力定律」提出了物體下落的力是由重力的作用引起的,而重力則是地球吸引物體受到的力。宇宙中的作用,不管物體是大是小,都會竭力給其他物質施加這一引力。這個引力取決於物體的大小。

質量和加速度

力會使物體的速度改變,改變的程度取決於力的大小和物體質量。力越大,加速度就大。對於質量越大的物體需要更大的力才能產生相同的加速度。

阻力(摩擦力)

妨礙物體運動的作用力,稱「阻力」。在一段平直的鐵路上行駛的火車,受到機車的牽引力,同時受到空氣和鐵軌對它的阻力。牽引力和阻力的方向相反,牽引力使火車速度增大,而阻力使火車的速度減小。如果牽引力和阻力彼此平衡,它們對火車的作用就互相抵消,火車就保持勻速直線運動。物體在液體中運動時,運動物體受到流體的作用力,使其速度減小,這種作用力亦是阻力。例如划船時船槳與水之間,水阻礙槳向後運動之力就是阻力。又如,物體在空氣中運動,因與空氣摩擦而受到阻力。

牛頓三大運動定律

17世紀末,艾薩克·牛頓通過總結力和運動的關係得出3大運動定律:

第一定律:力只會改變物體的運動狀態(改變速度大小和方向)

第二定律:加速度與力成正比,與物質的質量成反比

第三定律:兩個物體之間的作用力與反作用力用在同一直線上,大小相等,方向相反

這三大金典力是力學基礎。

功和能

能是物質做功的能力。例如,太陽發出光的過程、火焰的燃燒、宇宙間物質的誕生和滅亡。

物質的能,蘊藏在它們的原子和分子中,以諸多形式轉換為另一個形式。

動能:運動的物體都是存在能,物體質量和速度越快,動能也就越大。要停止動能就需要相對的阻力。

勢能:勢能隨物體位置的改變而改變,例如,起吊機吊起物體一樣。

能量轉換:不同物體產生的能可以轉換,例如,火焰燃燒水,水變成水蒸氣;水蒸氣帶動電機發電,電傳輸到用電器上使其放光或工作;光可以產生熱量,熱可以使物體燃燒和升溫。

熱脹冷縮

熱能,又稱內能或物質內在的蓄能。熱是一種能的形式,不同物體之間的溫度可以傳遞。當物體溫度升高,其分子運動速率也就越快,使其間距增加導致構成的物體膨脹:當物體冷卻或溫度下降時,運動速率變慢,分子間距縮小導致構成物體收縮。熱傳遞的方式有3種:傳導、對流和輻射。熱能傳播也會受到介質的影響。

光是人眼能夠觀察到的唯一電磁輻射。光主要來源於太陽,同時也有許多發光體,例如,星星、電燈、蠟燭、螢火蟲。人類能夠看見自然界事物,是因為眼睛接收到其他物體反射出的光。光的照射使物體可分為:透明物體、半透明物體和不透明物體。光是一種複合光,由多種單色光混合組成,當光的發生「色散」時,就會被分解成七彩色。光的傳播速度為30萬km/s。

有趣的知識二:

1.聲音是由物體振動產生的,傳播速度因傳播的環境和空間而異

2. 光的三基色RGB為(紅、藍、黃),顯示器的三基色RGB為(紅、綠、藍)

3. 生物鐘是一種無形並存在於生物體內的時鐘

4. 最小的時間單位是皮秒

時間

在時鐘發明前,人類利用太陽的東升西落,來計算時間。目前人們研製的「原子時鐘」是一種極其精密的計時器。但是也有其他科學家們認為時間也是一種維度(有長和寬),可以運動,因此把時間定義為除長度、寬度、高度三維空間外的第四維空間,但是時間不會倒流,除非有所謂的「時光機器」。

計時儀器的發明

在人類用「日晷」的投影來計算時間時,在晚間沒有太陽光時就無法知曉時間,進行工作。不過也有聰明一些人想到用蠟燭和香的燃燒、沙漏、水滴等來計算時間。直到17世紀時,偉大的義大利科學家「伽利略」發現了一定長度的「擺」在運動時具有等時性,這個發現促使了時鐘的發明,直到現代科學家不斷完善改進發明了更精密的時間儀器。

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