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我对牛顿第一定律的疑问

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/11 16:05:18
我对牛顿第一定律的疑问
对于两个物体A、B(均看作质点),如果在地球上,A(来自外太空)从高处自由下落(不考虑空气阻力),B静止在地面上.
那么按照通常的认识,B受重力和支持力,受力平衡.而A只受重力而作加速运动.
但是,对于A而言,它处于完全失重状态,也就是对于A而言,如果它是一个箱子,那么在这个箱子里做任何实验也不可能表明它是在外太空飘着还是正在高速下落(也即A处在惯性系中).
对于处在外太空的C而言,它也处在惯性系中,A、C在A距离地球非常远时相对静止.那么,当A运动到地球周围时,它就会发现自己和C不再相对静止(C离地球非常远),但由于A始终处于惯性系中,并且假设A看不到地球,或者说它不认为存在引力这种东西,A不会认为自己受到力的作用.按照牛顿第二定律,它就会认为C受到某种力的作用而开始作加速运动,而C告诉它同样没有任何迹象表明它受到力.于是A只好认为C受力平衡却开始运动,违反牛顿第一定律.
我的意思是A无法通过任何实验表明它受到引力的作用。
也许我应该把问题改为是不是应得出这样的结论:
1.互为惯性系的两个参考系可能彼此作加速运动。所有的物体都可以被认为是受力平衡处在惯性系中的,所谓非惯性系只是电磁力的作用距离短,电磁场场强随距离变化大导致的物体不同部分受力不均匀造成的假象。
2.惯性系和非惯性系只是相对的:如可以认为地球上静止的物体处在惯性系中,自由下落的物体处在非惯性系中。也可以认为地球上静止的物体处在非惯性系中,自由下落的物体处在惯性系中。
任何物体都是受力平衡的,一个物体原来静止,受力平衡。如果这个物体在力F的作用下加速运动,那么F与物体由此产生的惯性力平衡。
首先,无法证明A受引力,那能证明A不受引力么?如果也证明不了,怎么能证明一个结论的正确与否?
其次,你无法确A是飘着还是告诉下落,怎么能说A处在惯性系中?而且参照物是什么?
再问: 我刚才查了一下百度百科,看到 爱因斯坦有这样的批评:经典力学想要说明一个物体不受外力,必须证明它是惯性的,想要说明一个物体是惯性的,又必须证明它不受外力 大学课本中对惯性系的定义是:凡是适用牛顿运动定律的参考系,叫做惯性参考系 不过好像任何参考系中牛顿运动定律都成立,所以我觉得任何参考系都可以认为是惯性系。我想说的是A假如是箱子,那么箱子静止的球不会因为接近地球而运动,即箱子里没有任何迹象。
再答: 我也去查了定义,惯性系中的物体如果不受外力的作用,则会保持匀速直线运动。 在惯性系中,牛顿定律成立。 你如果假设箱子是惯性系,在箱子里的球如果要和箱子保持静止(匀速直线的一种特殊方式),他一定得受到地球的引力,这个与牛顿定律矛盾,受力,保持匀速直线运动。所以箱子就不是惯性系。
再问: 箱子里的球当然会受到地球的引力。箱子里的球可以不认为自己受力。所以我问题补充里不认为有绝对的惯性系 按照广义相对论,静止在地面上的钟不是处在惯性系中的。靠近地面的钟走得更慢,因为引力场强度越大的地方时间越慢。
再答: 牛顿定律的惯性系,是为了研究物体运动和受力简便。 如果你用一个匀加速物体做惯性系,也不是不可以,但是就是在研究的时候要刨除产生这个加速度的外力F,之后再对物体进行受力分析,得到的结论同样是相对于这个惯性系符合牛顿定律的结论。
再问: 可是爱因斯坦说惯性系之间是相对作匀速直线运动的。 而显然,一个箱子C飘在遥远的宇宙,另一个箱子B静止在地球表面,它们可以是相对静止的。但它们不可能同时是惯性系。因为B箱子里的球会落向一边,而C箱子里的球会飘在箱子里。
再答: 飘在遥远的宇宙的箱子和静止在地球表面的箱子怎么可能是相对静止的?? 显然飘在遥远宇宙的箱子是静止的,但是静止在地球表面的箱子在随地球运动!
再问: 如果把地球换成不自转不公转的一颗孤立的行星(距离其他恒星足够远),难道行星一定要自转和公转吗?
再答: 如果地球不运动,那B也不运动。B里的小球会落向一边。最后静止在一边。 C里的球如果开始没在箱子正中间,它同样会受箱子C给它的万有引力而落在一边!
再问: C离该行星很远,受到的万有引力极其微弱可以忽略,怎么会落向一边?即使落向一边加速度也很小。
再答: 受到万有引力虽然极其微弱,但只要有这个力的存在,就会导致小球极其缓慢的运动。而且我说的这个万有引力不是行星给小球的,是这个箱子C给小球的。呵呵。更微弱。但是你可以理解那个小球像空气中的一颗尘埃那么小和轻!