惯性与运动定律

惯性是运动中的物体保持运动或静止的物体保持静止的趋势的名称,除非受到力的作用。牛顿第一运动定律量化了这个概念。...

惯性是运动中的物体保持运动或静止的物体保持静止的趋势的名称,除非受到力的作用。牛顿第一运动定律量化了这个概念。

Hand Operating Newton's Cradle

惯性这个词来自拉丁语单词iners,意思是懒散或懒惰,最早由约翰内斯·开普勒使用。

惯性和质量

惯性是由具有质量的物质构成的所有物体的特性。他们继续做他们正在做的事情,直到一个力改变他们的速度或方向。静止在桌子上的球不会开始滚动,除非有什么东西推着它,无论是你的手、一阵风或桌子表面的振动。如果你在无摩擦的真空空间中抛一个球,它将永远以相同的速度和方向前进,除非受到重力或其他力(如碰撞)的作用。

质量是惯性的量度。质量较高的对象比质量较低的对象更能抵抗运动中的变化。一个更大的球,比如一个由铅制成的球,需要更多的推力才能开始滚动。同样大小但质量较低的聚苯乙烯泡沫塑料球可以通过一股空气进行运动。

从亚里士多德到伽利略的运动理论

在日常生活中,我们看到滚动的球停了下来。但它们之所以这样做,是因为它们受到重力以及摩擦力和空气阻力的作用。因为这就是我们所观察到的,许多世纪以来,西方思想遵循亚里士多德的理论,亚里士多德说,运动的物体最终会静止,需要持续的力来保持运动。

在十七世纪,伽利略用在斜面上滚动的球做实验。他发现,随着摩擦力的减小,从斜面滚下的球达到了几乎相同的高度,然后又滚回另一个平面。他推断,如果没有摩擦力,它们会沿着斜坡滚动,然后永远在水平面上滚动。球停止滚动的原因并不是它天生的东西;它与表面接触。

牛顿第一运动定律和惯性

艾萨克·牛顿将伽利略观测中的原理发展成他的第一运动定律。一旦球开始运动,需要一个力来阻止它继续滚动。它需要一个力来改变它的速度和方向。它不需要一个力就可以在同一个方向上以相同的速度继续运动。第一运动定律通常被称为惯性定律。该定律适用于惯性参考系。牛顿原理的推论5说:

The motions of bodies included in a given space are the same among themselves, whether that space is at rest or moves uniformly forwards in a straight line without circular motion.

这样,如果你把一个球落在一个没有加速的移动的火车上,你会看到球直线下降,就像你落在一个没有移动的火车上一样。

  • 发表于 2021-09-23 16:55
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  • 分类:物理

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