為什麼勻速直線運動是不受力狀態?

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為什麼勻速直線運動是不受力狀態?

小夥伴們,這是牛頓第一定律,說白了,這個定律是一個理想的定律。但是,隨著科學技術的發展,人們一直在爭論一個問題,那就是勻速直線運動真的存在嗎?

那麼牛頓當時為什麼提出了這個運動定律呢?

一.出於對力學的研究

牛頓認為,力是一種物體對另一種物體所施加而產生的。因此才有後來的牛頓第三定律作用力與發作用力大小相等,方向相反。

當時牛頓在研究力的時候,總能看到一種現象:給一個小球施加力,小球不是勻速運動的,而是有一個初始速度,由於摩擦力的原因,小球的速度越來越慢。

牛頓就像啊,如果去掉摩擦力的話,小球不就一直運動下去了嗎?

於是牛頓認為,物體只有兩種情況,一種是靜止不動,一種是一直做勻速直線運動,速度不變,直到有外在的力的作用才能改變力的大小及方向。

二.牛頓第一定律是在伽利略,笛卡爾的基礎上不斷完善的

牛頓第一定律的形成,經歷了伽利略、笛卡爾和牛頓等科學家不斷完善的過程伽利略經過如圖所示的實驗和推理得出結論:如果沒有摩擦阻力和空氣阻力的影響,在水平面上運動的物體將會一直運動下去,結合伽利略的結論寫出圖中各實驗和推理的先後順序:CAB

笛卡爾在伽利略觀點的基礎上進一步完善:如果運動中的物體沒有受到力的作用,它將繼續以同一速度沿直線運動,既不停下來也不偏離原點的方向,牛頓在他們研究的基礎上提出了“牛頓第一定律”,相對於“牛頓第一定律”,笛卡爾的觀點有什麼不足呢?顯然,笛卡爾沒有涉及靜止物體的運動規律.

三.真正的慣性運動存不存在,世界上有絕對靜止的物體嗎

一直以來,慣性和引力是物理學中的兩大謎團。任何物體都要保持勻速直線運動或靜止狀態,直到外力迫使它改變運動狀態為止。

從慣性定律我們可以看出,慣性是物體運動的一種抵抗現象。它代表了物體運動狀態改變的難易程度。與物質的質量有關。那麼有沒有絕對靜止的事物呢?同時有沒有一直做勻速直線運動的物質呢?

1905年,愛因斯坦在《物理學紀事》上發表了三篇論文,其中一篇《論物體的電動力學》第一次明確的闡明瞭相對論的相關概念,即後來所說的狹義相對論。

相對論的提出,首先證明了遺址之一勻速運動的物質,那就是光速,並且,“光速不變”原則是相對論的靈魂。

同時,相對論的提出,也否認了絕對靜止的理論。

因此,牛頓第一定律在相對論中存在瑕疵。但是慣性系卻被報了了下來。

小結:牛頓第一定律向人們揭示了物質運動的本質,一切都具有慣性的。愛因斯坦的狹義相對論和廣義相對論,揭示了光速不變的原理,同時也極大地豐富了物質的本性。現在科學家們發現光子,粒子等的運動是一直做在勻速直線運動而不受力的狀態的。


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不是不受力,是受到的合力為零。最常見的勻速直線運動有很多。一種極端情況就是靜止,速度為零。比如你一動不動的坐在椅子上。你自身受到的合力就是0。你受力是向下的重力,向上的支撐力。這兩個力量方向相反,大小相同,合力為零,所以你是靜止的。

在比如在水平公路上勻速行駛的汽車受力,垂直方向:重力支撐力方向相反大小為零,水平方向向前的動力,和向後的風阻力,摩擦力,也在勻速時候達到一種平衡。向前與向後的力量大小相同,方向相反所以勻速。這時候如果你繼續深踩油門,由於向前的動力增加,向前的力量大於向後的阻力,你就會開始加速超車。但你踩到某個位置固定不動了,說明動力恆定了,這時候由於車速增加摩擦力和風阻也開始增加,直到下一次與向前的動力平衡,你又一次開始勻速直線運動。



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這個問題很好,考驗同學們的物理思維。

牛頓第一定律,也叫【慣性定律】,只是一個理想性模型,或者是一個近似性公設。

慣性定律的【等效表述】

如果一個物體(或物系)不受外力作用,那麼它將保持原有運動狀態,或依然靜止,或依然保持勻速直線運動

科學思維的起碼常識:科學原理都有特定的適用範圍與特定默省的語境條件。要設身處地善意解讀,不要斷章取義吹毛求疵,

筆者分享解讀慣性定律的【五個要點

其一,如果不受力【特指】所受合外力效果為零,但力依然存在,這點牛頓很清楚。

其二,力是【改變運動狀態】的原因,這句符合牛頓第二定律,沒毛病。拓深:你挪不動巨石,其實接觸部位有細微的變形。

其三,力不是【保持運動狀態】的原因,這句要看具體的語境。

封閉物系是不存在的,故運動是絕對的,它與外界至少有相互作用的萬有引力,作為慣性力,提供保持運動狀態的固有能源。

萬有引力最終源於電子自旋運動的向心力,簡稱【電子力】或大統一力(GUF),這是我的觀點。這很複雜,是物理前沿。

如果不考慮萬有引力或電子力,那麼牛頓的理念,沒毛病。

其四,不受力或保持靜止狀態。這句特指該物系作為另一個參照系的附體。例如,汽車是地球參照系的附體,汽車可以相對於地球而靜止,但以太陽為參照系則不然。

其五,不受力或保持勻直運動狀態。這句特指局部情況,或者較短行程而言,是可以成立的。但嚴格講,任何物體的自由運動都是走測地線循環,或叫勻速圓周運動。


物理新視野


因為力不是維持物體運動的原因,而是使物體產生加速度的原因。勻速直線運動由於運動物體的速度大小,速度方向都不改變,所以物體的運動狀態不該變,物體的加速度為零,所以勻速直線運動等效於靜止狀態。故勻速直線運動的物體合外力為零,等效於不受力。




宇宙奧秘無窮


勻速直線運動現實基本是不存在的,因為宇宙就是一個大的能量場,任何物體都會受到各種的相互作用力。

勻速直線運動意味著任何微小的時刻物體的加速度都為0,即物體的合力為0。物體可以受力,只是合力為0。

比如桌子上靜止的水杯,受重力還有桌面對他的反作用力。

但是光速是一個特例。



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我們先來說說運動和力的關係。力可以改變物體運動的速度和方向。當物體運動的方向和力的方向始終相同或相反時,物體運動速度會變快或者變慢運動,但運動方向不變。如果物體運動的方向和力的方向始終垂直時,物體運動方向改變,但運動速度不變。其他情況下,物體運動的速度和方向均改變。

對於勻速直線運動來說,它的方向沒有改變,因此它沒有受到垂直它的運動方向的力。它的運動速度沒有改變,因此它沒有受到和它運動方向相同或者相反的力,所以勻速直線運動是不受力的運動,即不需要力參與。值得注意的是,這裡的力指的是所有力的合力,即空氣阻力,摩擦力,重力,地面的支持力,動力的矢量和為零,這個力不是指某一個力。



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說反啦,正確說法是:物體在不受力狀態下的運動是勻速直線運動,反之則不成立哦。


Chemlover


因為是永恆運動力量的自然規律作用。


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