牛顿运动定律
運動の法則
一句话结论
选定研究对象、画出完整受力图,再沿各坐标方向写 ΣF = ma;对连接体可在整体法与隔离法之间切换。
受力图记录外界作用,运动学记录速度的变化。牛顿运动定律把两者连成同一条因果链:合力决定加速度,质量衡量物体对这种变化的惯性。
为什么是这样
物体保持运动状态不需要一个持续的“运动力”,需要解释的是速度为什么发生变化。当合力不为零,速度沿合力方向改变,其变化率由合力和质量共同决定。
牛顿第二定律只对选定的研究对象列式。系统边界一旦改变,哪些力是内力、哪些是外力也会改变,这正是整体法能消去内力的原因。
定量表达
ma=ΣF 里的 ΣF 只包含作用在这一个物体上的力。这句限定听起来是废话,但它正是连接体问题的全部难点:绳的张力对前一块和后一块是不同方向的力,绝不能混在一张图里。
所以列式有固定的四步:①明确对谁列 ②画它——且只画它——的受力图 ③选正方向 ④沿运动方向写 ma=ΣF。跳过第①步是连接体题出错的主因。
连接体的标准解法是两段式:先用整体法求加速度(把所有物体看成一个整体,内力自动消掉),再用隔离法求内力(单独取一块,对它写方程)。顺序反过来会陷入联立。
ma=ΣF
- m
- 质量[kg]
- a
- 加速度[m/s²]
- ΣF
- 作用在该物体上所有力的合力[N]
适用条件
- ΣF 只含作用在这一个物体上的力
- 质量恒定
- 在惯性系中成立;在加速参考系里要补惯性力
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