|运动三大定律|
牛顿《原理》的第一部分是定义,在这一部分里,牛顿解释了在书中他将如何使用各种术语。接下来是一个很简短的部分(大约10页),在这里牛顿提出了运动三大定律。
牛顿第一定律是我们现在通常所说的惯性定律。我们在第12章中第一次讨论了惯性定律,在那一章中,对惯性定律的表述与现在通常所使用的表述相同:任何物体在不受任何外力的作用下,总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态。牛顿对惯性定律的表述稍微有些不同,但他的表述与现代通常所用的表述在意思上是等价的。
我们在前面讨论过,惯性定律与我们的日常经验相矛盾,是能在17世纪得出的比较难以理解的定律之一。惯性定律的多种前身在16世纪得到了广泛探讨,在17世纪早期,伽利略对运动的物体进行了一系列研究,几乎正确总结出了惯性的核心概念,但还是差了那么一点儿。到了17世纪中叶,笛卡尔对惯性进行了准确的总结表述,牛顿的运动第一定律从很大程度上说是借鉴了笛卡尔的表述。
要理解牛顿运动第二定律,思考一下击打棒球时的情形。你越用力击打棒球,棒球飞出的速度就会越快,飞出的距离会越远。也就是说,棒球运动的变化与其所受到的力(也就是你击打棒球时所用的力)是成正比例的。更全面地说,牛顿运动第二定律的表述是,物体运动的改变与其所受作用力成正比,而且与其所受作用力的方向成一条直线。这条定律通常被归纳为F=ma,也就是物体所受作用力等于质量乘以加速度。在击打棒球的例子里,根据这条定律,物体的加速度将等于其所受作用力除以物体质量。
牛顿运动第三定律的表述是,对任何作用力,总会存在一个方向相反、大小相等的反作用力。对这条定律的标准解释运用了手枪的后坐力,也就是射出一颗子弹的动作会使手枪在子弹射出方向的相反方向产生大小相等的反作用,也就是手枪在相反方向的后坐力。