作者zweisteine (圣人见微以知萌)
看板Physics
标题Re: [问题] 作用力反作用力为何大小会相等?
时间Wed Sep 17 18:46:27 2008
※ 引述《YCTzeng (曾)》之铭言:
: ※ 引述《agoo (冰咖啡)》之铭言:
: : 作用力反作用力为何大小会相等?
: : 有什麽说法可以加以解释?百思不解,谢谢
: 讨论「作用力与反作用力」就是有两个物体之间有交互作用,
: 这个交互作用力假设用一个无质量的弹簧可以模拟,整个图像如下图:
: ┌─┐ 弹簧 ╔═╗
: │A ├……………╣B ║
: └─┘ ╚═╝
: 则我们知道,在A和B相对位置不变的情况下,弹簧两端的拉力大小应该相等。
: 但是如果这两个物体有相对的速度在运动,则在最一般的情况下,
: 作用力与反作用力定律,牛顿第三定律是不正确的。
其实这个反例不是反例XD
不用实际去算,光以虎克定律来看,
A和B的受力都是由弹簧的伸缩量决定,而和AB的速度无关,
所以A和B的受力是相等的。
牛顿第三运动定律有一个等价的描述:
系统不受外力时动量守恒&所有作用都是瞬间发生。
比方有A和B两个质点,除此之外没有其他东西,
如果把A和B当成两个系统来看,
A在极短时间Δt的时间内有动量ΔP的变化,
B在同样时间Δt的时间内就一定有动量-ΔP的变化,
这样把A和B当成一个系统来看的话,瞬间总动量变化才是零。
回到把AB分开看的情形,A从B受力就是ΔP/Δt,
B从A受力就是-ΔP/Δt,大小相等方向相反。
就像有板友指出的,并不是从动量守恒推得第三定律,
只是换一个等价描述而已。
但是因为动量守恒的和物理定律的对称性有比较直接的关系,
用拉格朗日(Lagrange)或翰弥尔顿(Hamilton)架构描述也比较容易,
所以物理学家比较喜欢讲动量守恒。
那麽第三定律什麽时後会错?
前面讲过,第三定律除了动量守恒外,
还加上了「所有作用力都是瞬间发生」的假设。
但是相对论告诉我们,讯号的传递不能超过光速,
所以相对论保留了动量守恒,但必须丢弃作用瞬间发生的假设,
牛顿第三运动定律自然就没有存在的空间了。
也就是说,当相对论效应明显的时候,
就会看到违反第三定律的例子,
日常生活中最常见的相对论效应大概就是磁力了,
有兴趣的人可以挑几个简单的例子自己算算看。
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