牛顿三定律有什么应用

很有意思,因为它反映了不少人对基础科学的重要性理解得多么不够。

包括牛顿定律在内,任何基础科学定律的应用都可以分为两类,一类是这些定律本身的应用,另一类是从这些定律发展出别的科学知识。

举些例子。

牛顿三定律有什么应用图1

牛顿

先来看牛顿定律本身的应用。

牛顿第一定律即惯性定律说的是,任何物体在不受力或者受力之和为零时,总是保持静止或匀速直线运动。这说明,如果把摩擦减到很小,就可以让物体保持高速运动,因此气垫船、磁悬浮火车可以看作牛顿第一定律的应用。

牛顿第三定律即作用力与反作用力定律说的是,如果A对B施加一个作用力,那么B对A必然同时施加一个大小相等、方向相反的反作用力。这说明,如果把一个物体的一些部分高速向后喷射,就可以让这个物体的其他部分高速向前运动,这就是火箭的原理。

为什么先说第一定律和第三定律,把第二定律放在了最后?因为牛顿第二定律F = ma(力等于质量乘以加速度)的应用实在太广泛,无法计数。所有的机械学、工程学、建筑学、天文学都是它的直接应用。你想想看,如果不知道F = ma,这些学科还能干些什么!

在这方面举个具体的例子。计时是文明的基础,古人用日晷、沙漏之类方法来计时,误差都比较大。直到伽利略发现了单摆的周期性,计时技术才得到了飞跃。

当摆动的幅度不太大时,单摆的周期是由什么决定的?答案是,只跟摆绳的长度l有关,跟你释放摆锤时的高度无关,跟摆球的重量m也无关。这是一个真正惊人而反直觉的结论,如果不是亲眼看到,你很容易以为初始高度越高,摆的周期越长,但事实偏偏不是如此。

学过牛顿力学的人知道,单摆的周期T = 2 pi * sqrt(l/g),其中pi是圆周率,g是重力加速度。如何证明这个公式?当然要从F = ma开始了。请大声告诉我,你会证明这个公式,好不好?【左边的朋友,请举起你们的双手……】

在天文学方面,海王星的发现是一个经典的例子。19世纪时,人们发现天王星的轨道总是和预测的不符。勒维耶推测是因为存在一颗未知行星的引力作用,使天王星的轨道运动受到干扰,也就是天文学上所谓的“摄动”影响。他计算出这颗行星的轨道、位置、大小,然后请柏林天文台的伽勒寻找这颗未知的行星。1846年9月23 日,伽勒根据勒维耶预言,只花了一个小时,就在离勒维耶预言的位置不到1 度的地方,发现了一颗新的行星。后来这个新的行星被命名为海王星。请问,勒维耶是用什么理论计算的?当然是牛顿第二定律了!

可以说,牛顿力学是整个物理学的ABC,没有牛顿你就几乎什么都没得玩。因此,在威斯敏斯特大教堂伟人公墓的牛顿墓碑上,刻写的是如下的文字:

   伊萨克·牛顿爵士

   静静地躺在这里。

   他以超人的智慧,

   第一个证明了,

   行星的运动和形状,

  彗星的轨道和海洋的潮汐。

   他孜孜不倦地研究

   光线的各种不同的折射角,

   颜色产生的种种性质。

   对于自然,历史和圣经

   他是一位勤勉,敏锐而忠实的诠释者。

   他以自己的哲学证明了上帝的庄严,

   并在他的举止中表现了福音的淳朴

   让人类欢呼吧,

   曾经存在过这样一位

   伟大的人类之光。

回头来想想,为什么现在还会有人问“牛顿三定律有什么应用”呢?

这说明太多的人只知道技术,不知道科学,不知道技术是在科学的基础上发展出来的。

我有离谱解答,但还是愿意说出来供网友们思考一下。力学是我高中时最喜欢的物理知识,之所以喜欢是因为其中包含的哲学道理让我着迷。当知道牛顿第一定律是指一个物体在不受外力的情况下总保持静止或者匀速直线运动状态时,我就想一个人成长中需要的外力又是什么呢?难道没有外力就不能成长了吗?当知道牛顿第二定律指外力与加速度成正比时我就想一个人要加速发展怎样才能获得外力呢?当知道牛顿第三定律是指力的作用是相互的,作用力与反作用力大小相等、方向相关时我就想一个人成长中的作用力与反作用力又是什么呢?当我知道杠杆原理时我就想一个人成功的支点与杠杆又是什么幺呢?当我知道宇宙三速度时我就想一个人要成功是否也要突破社会、家庭、个人三方面的阻力呢?其实高中化学、生物知识中也包含许多的人生哲理与生活智慧。我喜欢其中的哲理远大于知识本身,大家怎么看?

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