
艾薩克·牛頓的第一步表明,“靜止的身體將保持靜止,除非由外力採取行動,否則運動的身體將保持運動。”那麼,當將外力施加到它上時,身體會發生什麼呢?牛頓第二項運動定律描述了這種情況。
根據美國國家航空航天局(NASA)的說法,該法律指出:“力等於每次變化的動量變化。對於恆定的質量,力量等於質量乘以加速度。”這是以數學形式寫的f=m一個
f是力,m是質量和一個是加速度。背後的數學非常簡單。如果將力加倍,則加速加倍,但是如果將質量加倍,則將加速度切成兩半。
牛頓出版了他的運動定律1687年,在他的開創性作品中”哲學家的自然數學原理”((自然哲學的數學原理)他正式地描述了大物體如何在外部力量的影響下移動的描述。
牛頓擴展了早期的工作伽利略·加利利(Galileo Galilei)俄勒岡大學物理學教授格雷格·博頓(Greg Botun)表示,他開發了群眾的第一個準確運動定律。伽利略的實驗表明,無論大小或質量如何,所有身體都以相同的速度加速。牛頓還批評並擴大了雷內·笛卡爾(Rene Descartes)的工作,後者在1644年也出版了一系列自然法則牛頓出生了。笛卡爾的法律與牛頓的第一項運動法非常相似。
加速度和速度
牛頓的第二定律說,當恆定的力在巨大的身體上起作用時,它會導致它以恆定的速度加速,即以恆定的速度改變其速度。在最簡單的情況下,施加到靜止物的物體的力使其沿力的方向加速。但是,如果對像已經在運動中,或者從移動的慣性參考框架中觀察到這種情況,則該身體可能會根據力的方向以及對象和參考框架相對於彼此移動的方向而加快,減速或改變方向。
大膽的字母f和一個在等式中表明力和加速度是向量數量,這意味著它們具有大小和方向。力可以是單力,也可以是多個力的組合。在這種情況下,我們將方程式寫為∑f=m一個
大σ(希臘字母sigma)代表向量總和在所有力量中淨力,在身體上行動。
很難想像在不確定的時間長度上將恆定力施加到身體上。在大多數情況下,只能在有限的時間內施加力,產生所謂的衝動。對於一個在慣性參考框架中移動的巨大身體,沒有任何其他力,例如摩擦採取行動,某種衝動會導致其速度發生一定的變化。身體可能會加快,減速或改變方向,之後,身體將繼續以新的恆定速度移動(當然,脈衝會導致身體停止)。
然而,在某種情況下,我們確實遇到了恆定的力 - 由於引力加速而引起的力,這會導致巨大的身體在地球上施加向下的力。在這種情況下,由於重力被寫成g,牛頓的第二定律變為F =毫克。請注意,在這種情況下,F和g通常不是作為向量寫的,因為它們總是指向相同的方向。
質量時代重力加速的產物,毫克,被稱為重量,這只是另一種力量。沒有重力,巨大的身體就沒有重量,並且如果沒有巨大的身體,重力就無法產生力。為了克服重力並舉起大量身體,您必須產生向上的力m一個大於向下重力力毫克。
牛頓的第二定律
穿越太空的火箭涵蓋了牛頓的所有運動定律。
如果火箭需要放慢速度,加速或改變方向,則使用力量將其推動,通常來自發動機。力量及其提供的位置的量可以改變速度或方向的速度(加速度的大小部分)。
現在,我們知道慣性參考框架中的巨大身體在遭受外部力量時的行為,例如發動機如何創建Repter the Rocket的發動機,施加力的身體會發生什麼?這種情況描述了牛頓的第三項運動定律。
現場科學撰稿人雷切爾·羅斯(Rachel Ross)的其他報導。
參見:
其他資源