牛頓與萬有引力定律,牛頓三大定律和萬有引力定律

2022-11-06 17:50:10 字數 5043 閱讀 7239

1樓:mynameis小澤

在牛頓的經典力學中確實有一個重要的定律涉及到具體的力,

那就是萬有引力定律。

突然出現在牛頓的頭腦裡的。依據了布拉赫的天文觀察資料和開普勒的分析,應用了牛頓三大定律(公

理);牛頓才得出了萬有引力定律。或者說,也正是依據了牛頓三大定律(公理)

,牛頓概括了蘋果從樹

上下落,

月亮圍繞地球的運動和行星圍繞太陽的運動等,

從而使構築行星運動的萬有引力定律成為可能。

顯然,單從公理是不可能給出萬有引力定律這樣的結果的。因此,為了得到有用的定律的表述,必須具

有觀察和實驗的資訊,具有來自真實世界的知識,而公理正是在這些基礎上執行才能體現出它的作用。

例如,為了分析一個物體的運動狀態及其變化,首先需要測量或分析該物體受到其他物體產生的引力所

形成的合力的作用,然後應用第二定律確定物體產生的加速度的大小和方向,進而得出物體運動的速度

和位移等

不是如果是的話

牛頓何必要第一定律

如果這一點包含第二定律中,

牛頓為什麼要引入第一定律呢?前面已經論證,

第一定律的重點在於

揭示了物體具有固有的屬性—慣性,

並隱含著定義絕對慣性系的前提。

正是在第一定律需要的慣性系中,

一個物體受到淨力為零的物體將作勻速直線運動。但是也可以找到這樣的參考系,在這個參考系中物體

雖然受到的淨力為零,物體卻並不作勻速直線運動。例如,以一個表面無摩擦力的旋轉的圓盤作為參考

系,對一個木塊給以一個衝擊力,使它沿著圓盤表面運動。顯然,沿圓盤表面方向,物體受到的淨力是

零,但是對圓盤參照系,

這個木塊並不作勻速直線運動。

因為圓盤是一個加速參考系,

不是一個慣性系。

當然如果假設地面是慣性系,可以認為它相對於地面慣性系作勻速直線運動,也正是在這個地面慣性系

內才可以判定圓盤作加速運動。因此,牛頓定律在加速系中是不適用的,必須先有第一定律成立的慣性

系,才有第二定律的成立。第一定律不是第二定律的特例。

牛頓與萬有引力定律

2樓:匿名使用者

牛頓第一定律為:一切物體總保持運速直線運動狀態或靜止狀態,除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態.

牛頓第一定律又叫慣性定律.

牛頓第二定律為:物體的加速度跟作用力成正比,跟物體的質量成反比.

牛頓第三定律為:兩個物體間的作用力和反作用力總是大小相等,方向相反,作用在同一直線上.

牛頓是經典力學理論的集大成者。他系統的總結了伽利略、開普勒和惠更斯等人的工作,得到了著名的萬有引力定律和牛頓運動三定律。

在牛頓以前,天文學是最顯赫的學科。但是為什麼行星一定按照一定規律圍繞太陽執行?天文學家無法圓滿解釋這個問題。

萬有引力的發現說明,天上星體運動和地面上物體運動都受到同樣的規律——力學規律的支配。

早在牛頓發現萬有引力定律以前,已經有許多科學家嚴肅認真的考慮過這個問題。比如開普勒就認識到,要維持行星沿橢圓軌道運動必定有一種力在起作用,他認為這種力類似磁力,就像磁石吸鐵一樣。2023年,惠更斯從研究擺的運動中發現,保持物體沿圓周軌道運動需要一種向心力。

胡克等人認為是引力,並且試圖推到引力和距離的關係。

2023年,胡克發現彗星靠近太陽時軌道彎曲是因為太陽引力作用的結果;2023年,惠更斯推匯出向心力定律;2023年,胡克和哈雷從向心力定律和開普勒第三定律,推匯出維持行星運動的萬有引力和距離的平方成反比。

牛頓自己回憶,2023年前後,他在老家居住的時候已經考慮過萬有引力的問題。最有名的一個說法是:在假期裡,牛頓常常在花園裡小坐片刻。

有一次,象以往屢次發生的那樣,一個蘋果從樹上掉了下來……

一個蘋果的偶然落地,卻是人類思想史的一個轉折點,它使那個坐在花園裡的人的頭腦開了竅,引起他的沉思:究竟是什麼原因使一切物體都受到差不多總是朝向地心的吸引呢?牛頓思索著。

終於,他發現了對人類具有劃時代意義的萬有引力。

牛頓高明的地方就在於他解決了胡克等人沒有能夠解決的數學論證問題。2023年,胡克曾經寫信問牛頓,能不能根據向心力定律和引力同距離的平方成反比的定律,來證明行星沿橢圓軌道運動。牛頓沒有回答這個問題。

2023年,哈雷登門拜訪牛頓時,牛頓已經發現了萬有引力定律:兩個物體之間有引力,引力和距離的平方成反比,和兩個物體質量的乘積成正比。

當時已經有了地球半徑、日地距離等精確的資料可以供計算使用。牛頓向哈雷證明地球的引力是使月亮圍繞地球運動的向心力,也證明了在太陽引力作用下,行星運動符合開普勒運動三定律。

在哈雷的敦促下,2023年底,牛頓寫成劃時代的偉大著作《自然哲學的數學原理》一書。皇家學會經費不足,出不了這本書,後來靠了哈雷的資助,這部科學史上最偉大的著作之一才能夠在2023年出版。

牛頓在這部書中,從力學的基本概念(質量、動量、慣性、力)和基本定律(運動三定律)出發,運用他所發明的微積分這一銳利的數學工具,不但從數學上論證了萬有引力定律,而且把經典力學確立為完整而嚴密的體系,把天體力學和地面上的物體力學統一起來,實現了物理學史上第一次大的綜合。

站在巨人的肩上

牛頓的研究領域非常廣泛,他除了在數學、光學、力學等方面做出卓越貢獻外,他還花費大量精力進行化學實驗。他常常六個星期一直留在實驗室裡,不分晝夜的工作。他在化學上花費的時間並不少,卻幾乎沒有取得什麼顯著的成就。

為什麼同樣一個偉大的牛頓,在不同的領域取得的成就竟那麼不一樣呢?

其中一個原因就是各個學科處在不同的發展階段。在力學和天文學方面,有伽利略、開普勒、胡克、惠更斯等人的努力,牛頓有可能用已經準備好的材料,建立起一座巨集偉壯麗的力學大廈。正象他自己所說的那樣「如果說我看得遠,那是因為我站在巨人的肩上」。

而在化學方面,因為正確的道路還沒有開闢出來,牛頓沒法走到可以砍伐材料的地方。

牛頓在臨終前對自己的生活道路是這樣總結的:「我不知道在別人看來,我是什麼樣的人;但在我自己看來,我不過就象是一個在海濱玩耍的小孩,為不時發現比尋常更為光滑的一塊卵石或比尋常更為美麗的一片貝殼而沾沾自喜,而對於展現在我面前的浩瀚的真理的海洋,卻全然沒有發現。」

這當然是牛頓的謙遜。

3樓:匿名使用者

量子力學的解釋

我們知道,由光子是物質的基本粒子來看,物質的構成本身沒有意義,如果物質不能夠與環境中的其它光子資訊相互作用,它就不能將自己的能量、存在形式、表達給自然界,自己就是以純暗物質的形式存在,儘管自己的壽命表現為無限長久,但是對環境、對自己沒有意義,只有它不斷與環境的其它光子資訊相互作用光子能量,才能將自己的能量、質量表現出來,自己的光子資訊才能變化,自己才能由生長到死亡,才能有自己存在的意義;這就是說任何物質,只要它存在,它就會不斷地與環境中的其它光子資訊相互作用,這樣,物質的存在,各種作用力的存在,事實上,是通過自己周圍的光子資訊場完成的。

存在物質 a ,是物質 a 不斷與環境作用光子資訊能量,而表現自己的質量,當物質 b 存在的時候,由於 b 也要不斷與環境的光子資訊相互作用,這 b 就不同程度地影響了 a 周圍的光子資訊內容,從巨集觀的角度來看,是 b 擋住了來自 a 周圍的光子資訊,改變了 a 周圍的光子資訊場,從大的方面來看,是來自於左方的光子資訊能量要多一些,來自於 a 的右方光子資訊能量要少一些,巨集觀表現為 b 對 a 有一個作用力,這個作用力,是所有物質共有的,稱為萬有引力。

也可以說成是,由於 b 的存在,導致了 a 周圍的光子資訊力場的形狀發生了變化,這個力場的形狀發生了變化,本來沒有 b 的時候,物體 a 是一種平衡狀態,有了 b 以後,光子資訊的力場發生了變化,物體 a 的作用力,由於平衡變成了不平衡,人們自然會說,這是物體 b 存在的結果,是物體 b 對 a 的作用力。

四種基本相互作用力的完全統一理論的解釋:

萬有引力、電磁力、強相互作用力、弱相互作用力這四種作用力是統一的,它們都是由一種基本粒子的振動波來傳遞的,只是波的形式不同。任一質點(物質)都使與其碰撞的這種基本粒子徑向振動的動量減少(波長拉長)並向外傳遞形成(萬有)引力場;電子(電荷)使與其碰撞的這種基本粒子徑向振動的橫向上增加動量並向外傳遞形成靜電場;運動的電荷(電流)使與其碰撞的這種基本粒子在原徑向振動狀態上增加了兩個垂直其徑向方向的動量並向外傳遞形成電磁場;強相互作用力、弱相互作用力是這種基本粒子徑向振動對粒子產生的壓力與電磁力、引力的共同作用。

任意兩質點(由基本粒子構成的物質)在各方向上都受到力基子的碰撞,碰撞的頻率非常高,因質點的質量遠遠大於力基子的質量,其中有一些力基子在非常短的時間內會被擠帖在質點上(可以又被擠掉重新受到力基子的碰撞獲得動量),於是質點周圍的力基子波的波長被拉長,碰撞頻率降低,壓力降低。在質點外側兩質點距離以外的地方,力基子波的頻率大於內側頻率,所以內側壓力小於外側壓力,表現兩質點相互吸引,即萬有引力。

引力的大小與兩質點的質量之積成正比與其之間距離的平方成反比(力基子波在兩質點之間連線上碰撞傳遞時,每一次傳遞都受到系統能量的恢復使波長逐漸增加,可通過積分計算出與其之間距離的平方成反比)

力基子之間不吸引,原因為它是最小的、質量相等的基本粒子,只能通過相互碰撞運動傳遞能量(力),不吸收能量,除非把它壓成一個更大的結構粒子。

質量大的物體「吸收」力基子波的能量大,它周圍的壓力比質量小的物體周圍壓力更低,所以一大一小兩物體在引力的作用下,小質量物體比大質量物體相向運動速度快,符合公式f=ma

[編輯本段]相對論的解釋

其實引力是不存在的。或者說引力只是這種現象的一種解釋而已。它不同於其他力。

「引力」其實是時空扭曲的表現,舉一個二維的例子:一張繃直的橡皮筋網

1.放上兩個質量不一,體積相同的球,網扭曲了

2.在1的基礎上,讓一個球在橡皮筋網上作勻速直線運動,直線與(同一個)球的位置距離越近,軌跡彎區越大

3.在2的基礎上,讓一個球在橡皮筋網上作勻速直線運動接近兩個質量不等的球,直線與兩個球的距離相同,經過質量大的球,軌跡彎區大

2跟3說明的現象與引力相似,而且也有質量越大、距離越小,引力越大

物體由於慣性沿直線運動,但在扭曲的空間運動,表現出來就是受到引力影響

事實上,引力扭曲的是四維時空。

還有一個例子:光經過大質量天體時會扭曲,但引力不能作用於光,所以解釋就是光沿直線傳播,在扭曲的時空中運動,就會扭曲。但光還是沿直線傳播

事實上,萬有引力並不是一種真實的力,比如牛頓說的萬有引力,是萬物之間皆有引力的簡寫。有確鑿證據表明:引力是電場力的作用。

卡文迪許的扭秤測出的兩個球之間的引力是「分子間力」。宇宙星體間的作用都是靜電引力或斥力,圓周運動在於帶電星體在另一星體的磁場中受到了洛侖茲力。

請問物理學當中的牛頓萬有引力定律,跟三大定律有什麼區別

牛頓三大定律 牛頓三大定律是力學中重要的定律,它是研究經典力學的基礎。1 牛頓第一定律 內容 任何物體都保持靜止或勻速直線 運動的狀態,直到受到其它物體的作用力迫使它改變這種狀態為止。說明 物體都有維持靜止和作勻速直線運動的趨勢,因此物體的運動狀態是由它的運動速度決定的,沒有外力,它的運動狀態是不會...

萬有引力定律的應用,萬有引力定律及其應用

地表上靜止的物體受到萬有引力 支援力n 設赤道上物體繞地球做圓周運動的加速度為a 其他量就不設了 則gmm r n ma 又n mg,a w r 因此w變大,a變大,ma變大。gmm r 為定值。所以n變大,重力mg變大。當重力mg為零時。gmm r ma mw r 因此w gm r 表達不暢,看懂...

牛頓因被蘋果砸到腦袋而發現了萬有引力定律。若當時牛頓被砸傻了,那麼這個世界會有什麼改變

牛頓被蘋果砸,這是一個 美好 的故事,或者說是有趣的,但這不是真的,沒有確鑿的依據,這只是一個不可信的謠言 那別人bai會發現,因為你問的這個du問題基礎的核心zhi 其實dao是萬有引力證實或未證實,內但是容 自然存在的事物沒必要證實或者假設,因為它是存在,只是需要一個解釋原理。所以就算是牛頓被砸...