经典力学可以说是物理学的女王。它是物理学的一个分支,描述了所有宏观物体的运动,无论是线性运动、旋转运动、振荡运动还是任何其他类型的运动。 起初听起来可能真的很复杂,但所有经典力学最终都归结为三个简单直观的定律。 牛顿推导出的三项定律可帮助我们全面分析和理解运动。因此,事不宜迟,让我们深入了解牛顿的聪明才智。
第一运动定律
静止的物体保持静止,运动的物体保持匀速直线运动,除非受到不平衡力的作用。
这是牛顿第一定律。让我们试着通过一个例子来直观地理解这个定律。
想象一下,我们有一个冰球在一个无限大的溜冰场上静止不动。当一个物体“静止”时,它仅仅意味着它的速度为零,即它没有以任何方式移动。
好吧,这条定律的第一部分告诉我们,如果没有力干扰冰球,那么冰球将保持静止,不会移动。这毕竟是共同的逻辑,不是吗?
现在考虑同一个冰球在溜冰场上以 每秒 5 米 的恒定速度直线运动。

该定律的第二部分告诉我们,如果没有力作用在该物体上,那么它将永远以相同的恒定速度沿同一条直线继续运动。
现在,你们中的一些人可能认为现实世界中并非如此。毕竟,如果我们轻轻推动一个物体使其运动,那么一段时间后,它会开始减速并最终停止。 嗯,这是因为总是有一个力作用在运动中的物体上,并且它的方向与物体的运动方向相反。 这种力称为 摩擦力 ,它始终存在于现实世界中。
不同的表面产生不同强度的摩擦。例如,冰不会产生太大的摩擦力,这就是为什么冰球在被球员击打时看起来并没有减速的原因。然而,如果我们要在一个无限大的溜冰场上击打冰球并让它滑动很长时间,我们会注意到它最终也会开始减速。 不管摩擦力多么微弱,它总是在那里,反向运动。
假设我们将同一个冰球打在沙滩上进行更改。我们的直觉告诉我们,冰球几乎不会移动。那是因为沙子会产生非常强大的摩擦力,使任何一种运动都变得困难。
第二运动定律
物体的加速度 取决于物体的质量和所施加的力的大小。
说到数学计算,这个定律就是物理学家的生计。这是因为它可以用一个非常优雅且易于求解的微分方程来描述。

这个微分方程值得单独写一篇文章。现在,我们将尝试在直观的层面上理解第二定律。
简而言之, 加速度是衡量物体速度变化速度的指标, 就像速度是衡量物体位置变化速度的指标一样。
牛顿第二运动定律告诉我们,任何物体的加速度取决于两个因素。它的质量和施加在它上面的力。特别是, 它与施加在其上的力成正比 ——力越大,加速度越大—— 与它的质量成反比 ——物体质量越大,加速度越小——。
这应该是有道理的。摩托车减速比卡车减速容易得多。那是因为卡车要重得多,即它有更大的质量。再举一个例子,搬石头比搬山容易得多。同样,这座山的巨大质量使得它很难加速。
现在,考虑我们有两个质量相同的物体的情况,比方说两个足球。我们用脚轻轻地触碰第一个,同时用尽全力踢另一个。哪一个会有更高的加速度?但是,当然,自从我们对它施加了更大的力后,这是第二个。
第三运动定律
每当一个物体对另一个物体施加力时,第二个物体就会对第一个物体施加一个相等且相反的力。
该定律也称为作用-反应定律。 对于每一个动作,都有一个相等且相反的反应。 让我们看看日常生活中的一些例子,以更好地理解这个概念。
如果你用拳头打一堵墙,你会发现自己非常痛苦。为什么?好吧,使用牛顿第三运动定律,我们推断出您的拳头会受到与您最初用来打墙的力相同的力。你打墙,墙也打你。
这种作用-反应定律是我们最初能够行走的唯一原因。 想想看。我们走路时用脚向后推动地面。根据我们刚刚学过的定律,地面会产生一个相等的力,推动我们前进!
但第三定律还有更深远的影响。 事实上,我们的触觉是这个公理的直接副产品。 当我们触摸某物时,如果我们深入到微观层面,我们就会对其施加一种柔和的力,这种力本质上是电磁的。那么,作为一种反应,我们正在触摸的物体会产生一个相等且相反的电磁力,施加到我们的身体并刺激我们的神经系统!物理学真的无处不在。
最后的评论
今天,我们看到了如何仅通过三个定律、三个自然本身的公理就可以有效地描述运动的奇迹,这三个公理源自艾萨克·牛顿爵士的聪明才智。此外,我们还看到了为什么这些公理在直觉上是有意义的,以及它们在现实世界中的一些应用。