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牛顿第一运动定律,惯性定律

作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2018-03-29

牛顿第一运动定律(Newton's first law of motion)表明,除非有外力施加,物体的运动速度不会改变。根据这定律,假设没有任何外力施加或所施加的外力之和为零,则运动中物体总保持匀速直线运动状态,静止物体总保持静止状态。物体所显示出的维持运动状态不变的这性质称为惯性。所以,这定律又称为惯性定律。

牛顿肖像 

基本介绍

牛顿第一定律表明,一切物体在没有受到力时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。换句话说,假若施加于物体的合外力为零,则物体

的运动速度为常数。根据这定律,静止的物体会保持静止,除非有合外力施加于这物体。运动中的物体不会改变其速度,除非有合外力施加于这物体。注意到速度是个矢量,一切物体总保持原来的静止或匀速直线运动,直到有外力迫使它改变这种状态为止。

英国著名物理学家牛顿在伽利略等科学家研究的基础上,对大量的实验事实进行深入探究,总结出一条定律:一切物体在不受外力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态后人称之为牛顿第一定律,又称惯性定律。在高中课本是这样描述的:一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态(因为不受力的物体是不存在的,所以这不是实验得到的定律)。

其他信息

当描述物体运动时,只有相对于特定的物体、观察者或者时空坐标,才能确实显示出其物理行为。这些特定的标识称为参考系。假若选择了不适当的参考系,则相关的运动定律可能会比较复杂,在惯性参考系中,力学定律会展现出最简单的形式。从惯性参考系观察,任何呈匀速直线运动的参考系,也都是惯性参考系,否则是“非惯性参考系”。换句话说,牛顿定律满足伽利略不变性,即在所有惯性参考系里,牛顿定律都保持不变。

牛顿阐述第一定律的方式很值得一提,他将第一定律建立在一个所谓的绝对时空——不依赖于外界任何事物而独自存在的参考系。绝对时空是一个地位独特的绝对参考系。在绝对时空中,物体具有保持原来运动状态的性质。这性质称为惯性。因此,第一定律又称为惯性定律。但以现代物理学的观点看来,并不存在一个地位独特的绝对参考系。

在牛顿时期,固定星体时常被用为参考系,这是因为,相对于绝对空间,它们大致静止不动。在那些相对于固定星体呈静止不动或匀速直线运动的参考系中,牛顿运动定律被认为正确无误。但是,学者们现在知道,固定星体并不是固定不动。在银河系内的固定星体会随着整个星系旋转,显示出自行;而那些在银河系外的固定星体会从事它们自己的运动,这可能是因为宇宙膨胀、本动速度等等。现在,惯性参考系的概念不再倚赖绝对空间或固定星体。替而代之,根据在某参考系中物理定律的简易性质,学者可以辨识这参考系是否为惯性参考系。更确切而言,假若虚设力不存在,则这参考系是惯性参考系;否则,不是惯性参考系。

实际而言,虽然不是必要条件,选择以固定星体来近似惯性参考系,这动作造成的误差相当微小。例如,地球绕着太阳的公转所产生的离心力,比太阳绕着银河系中心的公转所产生的离心力,要大三千万倍。所以,在研究太阳系中星体的运动时,太阳是一个很好的惯性参考系。

Tags:牛顿第一定律,运动,作用力  
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