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牛顿的力学 (第三定律)

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牛顿第三定律(又叫作用和反作用力定律或作用力和反作用力定律)的内容是,两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,作用在一条直线上。当施加外力于一件物体时(为之作用力),物体亦必然会产生出另一种大小相等,但施力方向不同的力(为之反作用力)。


1楼2010-07-04 09:54回复
    作用力和反作用力定律的两种版本:
    作用力和反作用力定律又分为两种版本:强版本和弱版本。这里,牛顿第三定律所表述的是弱版作用力和反作用力定律。而强版作用力和反作用力定律,除了弱版作用力和反作用力定律所要求的以外,还要求作用力和反作用力都作用在一条直线上。万有引力与静电力都遵守强版作用力和反作用力定律。可是,在某些状况下,作用力和反作用力并不作用在一条直线上(两作用点连线)。例如,两个平移的电荷,平移的速度互相平行,但是,并不垂直于两电荷的连线,由毕奥-萨伐尔定律与洛伦兹力定律所算出的作用力和反作用力并不作用在一条直线上。这对力只遵守弱版作用力和反作用力定律。若两移动的电荷,其移动的速度互相垂直,考虑在它们相遇的瞬间,相互作用力不遵守弱版作用力和反作用力定律。


    2楼2010-07-04 09:56
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      2025-09-01 01:33:04
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      基本物理概念(错误和正确):
      反作用力的基本物理概念,时常会被许多人一知半解地应用。这也许是因为以下几个原因:它从来就没有被详细地解释清楚、它经常被不正确地描述在许多刊物里(包括教科书)、猛然一看下,牛顿运动定律是反直觉的。这里是牛顿第三定律的现代字句:
      当两个物体互相作用时,如果有一道力作用于其中一个物体,那么,必有一道大小相同,方向相反的力作用在另外一个物体。
      我们必须了解一点:这反作用力是施作于另外一个物体,而不是作用力施作的物体。举例而言,因为万有引力,当物体 A 吸引物体 B 时(作用力),物体 B 也同时吸引著物体 A(大小相同,方向相反的反作用力)。
      我们必须记住另外一点:这反作用力与作用力的物理本质是完全相同的。如果作用力的本质是万有引力,那么,反作用力的本质也是万有引力。因此,任何关于一个问题的研讨,如果结论是作用力与反作用力的物理本质不相同,则此结论必定是不正确的;我们必须抛弃这不正确的结论。


      3楼2010-07-04 10:00
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        正确分析实例:
        地球依循轨道环绕着太阳运行。这是因为地球感受到太阳的万有引力(作用力)。这里,作用力的角色是向心力,保持地球在太阳的附近。同时,太阳感受到地球的万有引力(反作用力),与作用力大小相同,方向相反(在这里,牵引著太阳往地球移动) 。因为太阳的质量超大于地球,看起来地球的牵引对于太阳并没有造成任何动作;但事实上,太阳有动作。关于这两个物体共同的运动(忽略所有其它天体),一个正确的描述是,它们都依循轨道环绕着整个系统的质心运行。
        思考一个铅球,垂悬在一根(不能伸展的) 钢缆的末端。而钢缆的另一端紧系于实验室的天花板。因为万有引力,铅球被拉向地球(作用力) 。对应的反作用力是铅球施加于地球的万有引力: 这与钢缆完全无关;实际上,甚至在没有钢缆时,反作用力仍旧存在。从另一方面看,如果钢缆的张力将铅球向上拉扯,防止它下落,那么铅球也同时以张力拉扯著钢缆,大小相同,方向相反。如果,对于天花板,这简单的系统是静止的(绝对没有加速度),根据牛顿第一定律,铅球所受到的合力等于零。我们已经知道,铅球受到两个不同的力(地球的地心引力与钢缆的张力)。我们可以断定,这两道力必然是大小相同,方向相反;也就是说,它们相互补偿。但是,这并不表示它们是一对作用力与反作用力。
        为了要检查这些概念的解释是否正确,让我们把钢缆改换为弹簧。如果这新系统最初是静止的(相对于实验室的天花板)。则前面的分析也适合。但是,如果,这系统现在感受到微扰(例如,铅球被轻轻的推一下或拉一下),铅球会开始上下震动。由于加速度的产生,根据牛顿第一定律,我们论定合力不等于零。可是,铅球与地球的质量都没有改变;铅球与地球质心之间的距离也几乎一样。所以,源于万有引力的作用力与反作用力仍旧不变。不同的是我们现在有一个动力系统,铅球所受到的万有引力暂时的与弹力失去平衡。弹力的大小与方向都随时间而改变(震动频律跟弹簧的弹簧常数有关)。弹力和弹簧的长度变化量成线性关系。 


        4楼2010-07-04 10:02
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          错误分析实例:
          牛顿第三定律时常是用一种简单的,但是不完全的与不正确的句子陈述出来:
          作用力与反作用力的大小相同,方向相反。
          对于每一道作用力,都有一道大小相同,方向相反的反作用力。
          这些句子没有成功的清楚表述出,作用力与反作用力是施加于不同的物体。并不是因为两道力,正好大小相同,方向相反,它们就自动地形成了,符合牛顿第三定律的,一个“作用力-反作用力”的力对。
          作用力与反作用力问题时常跟平衡问题混淆。例如,思考这个句子:
          一本书稳定的直立在桌子上。因为,它的重量,一道将它往下拉的力,与桌子的反作用力,一道将它往上推的力,互相平衡。
          如上所述,这并不符合牛顿第三定律的正确含意。既然两道力都施加于同一个物体,它们不可能成为作用力-反作用力的力对。无论如何,静止与牛顿第三定律是毫不相关的。特别注意,重量的概念时常会被误解。
          另外一个非常普遍的错误声明:
          离心力是向心力的反作用力。
          明显地,如果一个物体,同时受到一道离心力与一道大小相同,方向相反的向心力,合力等于零;这物体不会呈现圆周运动。离心力是道伪力:只有在非惯性参考系内,才会测量出离心力的存在。 


          5楼2010-07-04 10:02
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            好帖不能沉


            6楼2010-07-17 08:01
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              回复:7楼
              对于不懂的人当然会说这话,因为他怕别人说他不懂。


              8楼2010-07-31 07:45
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                回复:9楼
                你的意思是这个力学吧不欢迎中学生和小学生了?难道只管大学生而不管小朋友?唉,个别自私的大学生啊!这样的大学生如果当老师了,真不知道他学生能学到什么!


                10楼2010-08-05 05:24
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