什么是牛頓力學(xué)_還記得它的定律嗎
什么是牛頓力學(xué)_還記得它的定律嗎
牛頓力學(xué)屬于經(jīng)典力學(xué)范疇，是以質(zhì)點(diǎn)作為研究對(duì)象，著眼于力的作用關(guān)系，只適用于物體運(yùn)動(dòng)的慣性參照系，那么你對(duì)牛頓力學(xué)了解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于什么是牛頓力學(xué)的內(nèi)容，希望大家喜歡!
什么是牛頓力學(xué)
牛頓力學(xué)(Newtonianmechanics)以牛頓運(yùn)動(dòng)定律和萬有引力定律(見萬有引力)為基礎(chǔ)，研究速度遠(yuǎn)小于光速的宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。狹義相對(duì)論研究速度能與光速比擬的物體的運(yùn)動(dòng)，量子力學(xué)研究電子、質(zhì)子等微觀粒子的運(yùn)動(dòng)。從研究的范疇來說，牛頓力學(xué)同相對(duì)論和量子力學(xué)相區(qū)別，牛頓力學(xué)是經(jīng)典力學(xué)的組成部分。繼I.牛頓以后，J.-L.拉格朗日和W.R.哈密頓相繼發(fā)展了新的力學(xué)體系。牛頓力學(xué)所著重的量如力、動(dòng)量等都具有矢量性質(zhì)，而且牛頓方程是用矢量形式表達(dá)的，故牛頓力學(xué)可稱為矢量力學(xué);拉格朗日體系和哈密頓體系所著重的量是系統(tǒng)的能，它具有標(biāo)量的性質(zhì)，可以通過力學(xué)的變分原理建立系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程，故拉格朗日體系和哈密頓體系等可統(tǒng)稱為分析力學(xué)。因此，從力學(xué)的研究方法和體系來說，牛頓力學(xué)同拉格朗日體系和哈密頓體系相區(qū)別;但從經(jīng)典力學(xué)的基本原理來說，拉格朗日方程和哈密頓原理同牛頓定律是等價(jià)的。然而，哈密頓原理能應(yīng)用于較廣泛的物理現(xiàn)象。將拉格朗日體系和哈密頓體系(尤其是后者)應(yīng)用于物理學(xué)和天體力學(xué)中廣泛出現(xiàn)的保守系統(tǒng)，有極大的優(yōu)點(diǎn)。例如，這兩個(gè)體系的觀點(diǎn)和方法對(duì)天體力學(xué)的攝動(dòng)理論和經(jīng)典統(tǒng)計(jì)力學(xué)的理論性研究有較大價(jià)值。
牛頓力學(xué)的由來
牛頓力學(xué)( Newton's Mechanics )是以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)，在17世紀(jì)以后發(fā)展起來的。直接以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為出發(fā)點(diǎn)來研究質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，這就是牛頓力學(xué)。
艾薩克牛頓爵士試圖使用慣性與力的概念描述所有物體的運(yùn)動(dòng)，所以他找尋出它們服從確定的守恒定律。在1687年，牛頓接著出版了他的自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理論文。在這里牛頓開創(chuàng)了三個(gè)運(yùn)動(dòng)定律，到了今日還是描述力的方式。
牛頓力學(xué)的定律
牛頓第一定律
內(nèi)容：一切物體在沒有受到力或合力為零的作用時(shí)，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
說明：物體都有維持靜止和作勻速直線運(yùn)動(dòng)的趨勢，因此物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是由它的運(yùn)動(dòng)速度決定的，沒有外力，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是不會(huì)改變的。物體的這種性質(zhì)稱為慣性。所以牛頓第一定律也稱為慣性定律。第一定律也闡明了力的概念。明確了力是物體間的相互作用，指出了是力改變了物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。因?yàn)榧铀俣仁敲鑼懳矬w運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，所以力是和加速度相聯(lián)系的，而不是和速度相聯(lián)系的。在日常生活中不注意這點(diǎn)，往往容易產(chǎn)生錯(cuò)覺。
注意：牛頓第一定律并不是在所有的參照系里都成立，實(shí)際上它只在慣性參照系里才成立。因此常常把牛頓第一定律是否成立，作為一個(gè)參照系是否慣性參照系的判據(jù)。
牛頓第二定律
內(nèi)容：物體在受到合外力的作用會(huì)產(chǎn)生加速度，加速度的方向和合外力的方向相同，加速度的大小與合外力的大小成正比，與物體的慣性質(zhì)量成反比。
公式：F=ma，F(xiàn)為合外力
牛頓第二定律定量描述了力作用的效果，定量地量度了物體的慣性大小。它是矢量式，并且是瞬時(shí)關(guān)系。
要強(qiáng)調(diào)的是，物體受到的不為零合外力，會(huì)產(chǎn)生加速度，使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或速度發(fā)生改變，但是這種改變是和物體本身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)的。
局限：該定律只適用于宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)。
牛頓第三定律
內(nèi)容：兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力，在同一條直線上，大小相等，方向相反。
需要注意：
(1)作用力和反作用力是沒有主次、先后之分。同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失。
(2)這一對(duì)力是作用在不同物體上，不可能抵消。
(3)作用力和反作用力必須是同一性質(zhì)的力。
(4)與參照系無關(guān)。
經(jīng)典力學(xué)的影響
不難預(yù)料，經(jīng)典力學(xué)的巨大成功將對(duì)人類社會(huì)在各方面將會(huì)產(chǎn)生不可估量的影響。
(一)對(duì)自然觀念的影響
牛頓經(jīng)典力學(xué)的成就之大使得它得以廣泛傳播，深深地改變了人們的自然觀。人們往往用力學(xué)的尺度去衡量一切，用力學(xué)的原理去解釋一切自然現(xiàn)象，將一切運(yùn)動(dòng)都?xì)w結(jié)為機(jī)械運(yùn)動(dòng)，一切運(yùn)動(dòng)的原因都?xì)w結(jié)為力，自然界是一架按照力學(xué)規(guī)律運(yùn)動(dòng)著的機(jī)器。這種機(jī)械唯物主義自然觀在當(dāng)時(shí)是有進(jìn)步作用的。由于它把自然界中起作用的原因都?xì)w結(jié)為自然界本身規(guī)律的作用，有利于促使科學(xué)家去探索自然界的規(guī)律。它能刺激人們運(yùn)用分析和解剖的方式，從觀察和實(shí)驗(yàn)中取得更多的經(jīng)驗(yàn)材料，這對(duì)科學(xué)的發(fā)展來說也是必要的。但這種思維方式在一定程度上忽視了理論思維的作用，忽視了事物之間的聯(lián)系和發(fā)展，因而又有著嚴(yán)重的缺陷。
(二)對(duì)自然科學(xué)的影響
牛頓經(jīng)典力學(xué)的內(nèi)容和研究方法對(duì)自然科學(xué)，特別是物理學(xué)起了重大的推動(dòng)作用，但也存在著消極影響。
牛頓建立的經(jīng)典力學(xué)體系以及他的力學(xué)研究綱領(lǐng)所獲得的成功，在當(dāng)時(shí)使科學(xué)家們以為牛頓經(jīng)典力學(xué)就是整個(gè)物理學(xué)，甚至是全部自然科學(xué)的可靠的最終的基礎(chǔ)。在相當(dāng)長的歷史時(shí)期內(nèi)，牛頓經(jīng)典力學(xué)名著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書成為了科學(xué)家們共同遵循的規(guī)范，它支配了當(dāng)時(shí)整個(gè)自然科學(xué)發(fā)展的進(jìn)程。他研究問題的科學(xué)方法和原理也普遍得到贊賞和采用。牛頓研究經(jīng)典力學(xué)的科學(xué)方法論和認(rèn)識(shí)論，如運(yùn)用分析和綜合相結(jié)合的方法與公理化方法及科學(xué)的簡單性原則、尋求因果關(guān)系中相似性統(tǒng)一性原則、以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)物體的普遍性原則和正確對(duì)待歸納結(jié)論的原則，對(duì)后世科學(xué)的發(fā)展也影響深遠(yuǎn)。
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