作者heisen (量子游戏)
看板Physics
标题Re: [请益] 惯性定律是牛顿第二定律的特例?
时间Fri Sep 4 10:33:42 2009
:
: 以下引用牛顿原着中的拉丁文叙述,与当时盛行的物理理论,来探讨牛顿本人的思路。
:
:
: 二。三大定律的论述
:
: 1687年 牛顿才在自然哲学的数学原理Philosophiae Naturalis Principia
: Mathematica一书中,提出了牛顿三大定律。
:
: 牛顿提出三大运动定律的时代背景在於驳斥亚里斯多德运动学”物体不受力就不会动”,
: 所以第一定律先否定知名的亚里斯多德运动学预设,第二运动定律再详细定义什麽是对的
: 。牛顿当时的听众恐怕不见得信任或熟悉微积分,因为微积分中的定积分运算在12年前
: (1675年)才被确切地证明可由”导函数”来计算。
:
: 牛顿的用字遣词也很小心,明显没有在定义三大定律时就全部套用微积分术语,
: 微分积分都不提。
:
: 牛顿三大运动定律的拉丁文原着叙述如下(以下不列出第三运动定律):
:
: (为了逐字呈现牛顿的拉丁文用词,很多字句都尽量逐字直译,有些字句在中文读来
: 很不自然不像中文,请包涵。)
:
: 1.第一运动定律
: Lex I: Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi
: uniformiter in directum, nisi quatenus a viribus impressis cogitur statum
: illum mutare.
:
: 每个物体维持在它的静止状态,或是它的均匀直线运动状态,除非直到它受到外力作用
: 驱使而改变它的状态。
:
: Every body persists in its state of being at rest or of moving uniformly
: straight forward, except insofar as it is compelled to change its state by
: force impressed.
:
: 说明:第一定律使用”状态”而非我们惯用的”速度”一词
: ("速度"也就是稍後提到的"运动"一词)。
:
: 此定律比较像是在驳斥亚里斯多德运动学,
: 亚里斯多德运动学认为
: 每个物体倾向维持自然给定给他的一个”位置”,
: 物体不受力就是静止的,
: 物体受力就会运动。
:
: 牛顿第一定律说明
: 每个物体倾向维持原先被给定的”状态”(从其他定律知道是"速度":速率&方向)
: 不施力则物体是静止的”或”均匀直线运动状态”,
: 物体受力就会改变其运动状态。
:
: 2.第二运动定律
:
: Lex II: Mutationem motus proportionalem esse vi motrici impressae, et fieri
: secundum lineam rectam qua vis illa imprimitur.
:
: 运动的改变(率)是正比於施加於运动的力,且在它被施加的力之直线上。
:
: LAW II: The alteration of motion is ever proportional to the motive force
: impressed; and is made in the direction of the right line in which that force
: is impressed.
:
: 说明:第二定律使用”运动的改变”表示我们熟知的”加速度”一词
:
: 定义”运动的改变”的大小正比於”力”,
: ”运动的改变”的方向在”力”的直线方向上。
:
: 回到原问题,
: ※ 引述《agoo (冰咖啡)》之铭言:
: : 若物体所受外力的合力为零时,静者恒静,动者恒作等速度运动,相当於F=ma时,F=
: : 0
: : 则α=0的状态。所以惯性定律包含在运动定律之内,属於运动定律的特例....
: : 请问大大们,以上的叙述对吗 ???
:
: 有些人认为三大运动定律各自独立所以才列成三条,
: 我认为倒不如认为是为了依循当时人习惯的亚里斯多德运动学才依序列出前两条,
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
: 并且呼应先前伽利略的主张,更正亚里斯多德运动学的错误。
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
我认为并不是,
虽然伽利略因写了《关於托勒密和哥白尼两大世界体系对话》受到教廷的软禁,
但仍继续研究无争议的物理学问题﹐
并於1636年完成《关於两门新科学的对话与数学证明对话集》书稿,
1638年在荷兰莱顿出版。
其中叙述惯性了概念略叙如下:
「观察到一个沿着光滑斜面向上滑动的物体﹐
因斜面的斜角不同而受到不同程度的减速﹐斜角越小﹐减速越小。
如在无阻力的水平面上滑动﹐则应保持原速度永远滑动。
因而得出这样的结论:“一个运动的物体﹐假如有了某种速度以後﹐
只要没有增加或减小速度的外部原因﹐
便会始终保持这种速度──这个条件只有在水平的平面上才有可能﹐
因为在斜面的情况下﹐朝下的斜面提供了加速的起因﹐
而朝上的斜面提供了减速的起因﹔
由此可知﹐只有在水平面上运动才是不变的”。」
伽利略虽然没有明确地写出惯性原理﹐
可是表明了这是属於物体的本性的客观规律﹐
重点是,得到了当时人们的拥护与认同,并没有受到特别的反对。
完整的惯性原理是在伽利略逝世後两年,1644年由笛卡儿写出来。
经过四五十年, 1687年 牛顿在《自然哲学的数学原理》,
是否还需要仅仅为了更正亚里斯多德观念,而特别列出一条定律???
再者牛顿对演绎法的重要性是重视的,
牛顿在1713年出版《原理》第 2版时,
写给他的学生科茨的一封信中有提到,
运动定律是居於首位的定律或称之为公理﹐
并说它们都是从现象中推断或称演绎而来的........
所以是否会仅仅为了更正亚里斯多德观念,而特别列出一条定律???
我看不懂拉丁文,不过有英译本,如果您有看《自然哲学的数学原理》的话,
可以发现,牛顿写作的细腻度(还是罗唆!?)与严谨度,
以及对各个定律的阐明,而不是仅仅写了三个定律就丢着,
有一个小故事可以看到牛顿对事理的态度
虎克当年宣称他早已知道引力反比於距离平方定律﹐但提不出证据来。
在《原理》第1版在印刷时﹐虎克通过哈雷向牛顿要求分享此定律的发明权。
牛顿加以拒绝。
但在《原理》(第3版)上某个注释中提到距离平方反比定律适用於天体运动时﹐
牛顿说:“雷恩爵士﹑虎克博士和哈雷博士曾分别注意过。.........
这样﹐就可以让人们对距离平方反比定律的发明权就有所了解了。
:
: 有些人说明第一运动定律只是第二运动定律的特例,没有错,
: 只是这个证明对当时人可能用到当时还不成熟,大家不熟悉的新发明-微积分,
: 这个”证明”对当时人来说也是有难度的东西,而且运动定律中的”方向”
: 其实还算是向量微积分。
:
: 牛顿第一运动定律:
:
: F=ma=m* dV/dt =0 令V=[Vx]
: [Vy]
: [Vz]
: [dVx/dt] [0]
: [dVy/dt]=[0]
: [dVz/dt] [0]
:
: 对两边积分
: Vx=常数1=定值
: Vy=常数2=定值 => 不受净外力 则维持原先速度。
: Vz=常数3=定值
:
: 特例Vx=Vy=Vz=0 物体静止 => 不受净外力 有可能是静止不动的。
:
: 这种运算与其被当作一个退化特例,不如就当作定律,
: 刚好足以纠正亚里斯多德运动学的错误,
: 说明”物体不受力则不改变位置”应该是被纠正为
: ”物体不受力则不改变速度(速率&方向)”。
第一定律与第二定律之间,不是仅仅一道计算题!
:
:
: --
: ╮(﹀_﹀")╭
:
: http://myweb.hinet.net/home3/mingsheng/thurification-99.jpg
:
: --
:
※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc)
: ◆ From: 118.168.163.64
: ※ 编辑: Geigemachen 来自: 118.168.163.64 (09/03 06:50)
: ※ 编辑: Geigemachen 来自: 118.168.163.64 (09/03 07:42)
: 推 ntust661:给你推一下 09/03 07:51
: 推 youmehim:..厉害 课本没有的知识 09/03 11:11
: 推 Farady:觉得也是历史因素 09/03 14:04
: 推 Farady:而且即使是现代,牛一也够初学者思考很久了 09/03 14:07
: 推 Honor1984:你会读拉丁文? 奇才 09/03 14:12
: 推 caseypie:推 09/03 14:18
: 推 lordtsao:推拉丁文 09/03 19:18
--
※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc)
◆ From: 114.42.155.104
1F:→ Prius:似乎已经认定不是了, 为了解释而解释.. 09/04 21:46