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牛頓第二定律適用范圍 性質(zhì)是什么

2024-10-09 08:53:28文/劉冬晴

只適用于低速運(yùn)動(dòng)的物體(與光速比速度較低);只適用于宏觀物體,牛頓第二定律不適用于微觀原子;參照系應(yīng)為慣性系。由于牛頓動(dòng)力學(xué)方程不是洛倫茲協(xié)變的,因而不能和狹義相對(duì)論相容,因此當(dāng)物體做高速移動(dòng)時(shí)需要修改力、速度等力學(xué)變量的定義,使動(dòng)力學(xué)方程能夠滿足洛倫茲協(xié)變的要求。

牛頓第二定律適用范圍 性質(zhì)是什么

牛頓第二定律適用范圍有哪些

牛頓第二定律只適用于質(zhì)點(diǎn)。對(duì)質(zhì)點(diǎn)系,用牛頓第二定律時(shí)一般采用隔離法,或者采用質(zhì)點(diǎn)系牛頓第二定律。

牛頓第二定律只適用于慣性參考系。慣性參考系是指牛頓運(yùn)動(dòng)定律成立的參考系,在非慣性參考系中牛頓第二定律不適用。但是,通過(guò)慣性力的引入??梢允古nD第二定律的表示形式在非慣性系中使用。

牛頓第二定律只適用宏觀問(wèn)題。解決微觀問(wèn)題必須使用量子力學(xué)。當(dāng)考察物體的運(yùn)動(dòng)線度可以和該物體的德布羅意波相比擬時(shí),由于粒子運(yùn)動(dòng)不確定性關(guān)系式(即無(wú)法同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定粒子運(yùn)動(dòng)的方向與速度),物體的動(dòng)量和位置已經(jīng)是不能同時(shí)準(zhǔn)確獲知的量了,因而牛頓動(dòng)力學(xué)方程缺少準(zhǔn)確的初始條件無(wú)法求解。也就是說(shuō)經(jīng)典的描述方法由于粒子運(yùn)動(dòng)不確定性關(guān)系式已經(jīng)失效或者需要修改。

牛頓第二定律只適用低速問(wèn)題。解決高速問(wèn)題必須使用相對(duì)論。由于牛頓動(dòng)力學(xué)方程不是洛倫茲協(xié)變的,因而不能和狹義相對(duì)論相容,因此當(dāng)物體做高速移動(dòng)時(shí)需要修改力、速度等力學(xué)變量的定義,使動(dòng)力學(xué)方程能夠滿足洛倫茲協(xié)變的要求,在物理預(yù)言上也會(huì)隨速度接近光速而與經(jīng)典力學(xué)有不同。

牛頓第二定律的性質(zhì)

(1)因果性:力是產(chǎn)生加速度的原因。

(2)矢量性:力和加速度都是矢量,物體加速度方向由物體所受核外力的方向決定。牛頓第二定律數(shù)學(xué)表達(dá)式∑F = ma中,等號(hào)不僅表示左右兩邊數(shù)值相等,也表示方向一致,即物體加速度方向與所受合外力方向相同。

(3)瞬時(shí)性:當(dāng)物體(質(zhì)量一定)所受外力發(fā)生突然變化時(shí),作為由力決定的加速度的大小和方向也要同時(shí)發(fā)生突變;當(dāng)合外力為零時(shí),加速度同時(shí)為零,加速度與合外力保持一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。牛頓第二定律是一個(gè)瞬時(shí)對(duì)應(yīng)的規(guī)律,表明了力的瞬間效應(yīng)。

(4)相對(duì)性:自然界中存在著一種坐標(biāo)系,在這種坐標(biāo)系中,當(dāng)物體不受力時(shí)將保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài),這樣的坐標(biāo)系叫慣性參照系。地面和相對(duì)于地面靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體可以看作是慣性參照系,牛頓定律只在慣性參照系中才成立。

(5)獨(dú)立性:作用在物體上的各個(gè)力,都能各自獨(dú)立產(chǎn)生一個(gè)加速度,各個(gè)力產(chǎn)生的加速度的矢量和等于合外力產(chǎn)生的加速度。

(6)同一性:a與F與同一物體某一狀態(tài)相對(duì)應(yīng)。

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