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  • 1 # GlassySky

    F=M*A 這個公式就是第二定律牛頓第二運動定律   Newton"s second law of motion  1.定律內容:物體的加速度跟物體所受的合外力F成正比,跟物體的質量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。而以物理學的觀點來看,牛頓運動第二定律亦可以表述為“物體隨時間變化之動量變化率和所受外力之和成正比”。即動量對時間的一階導數等於外力之和。  牛頓第二定律說明了在宏觀低速下,∑F∝a,∑F∝m,用數學表示式可以寫成∑F=kma,其中的k是一個常數。但由於當時沒有規定1個單位的力的大小,於是取k=1,就有∑F=ma,這就是今天我們熟悉的牛頓第二定律的表示式。  2.公式:F合=ma (單位:N(牛)或者千克米每二次方秒)  牛頓原始公式:F=Δ(mv)/Δt(見牛頓《自然哲學之數學原理》)。即,作用力正比於物體動量的變化率,這也叫動量定理。在相對論中F=ma是不成立的,因為質量隨速度改變,而F=Δ(mv)/Δt依然使用。  由實驗可得F∝m,F∝a  3.幾點說明:  (1)牛頓第二定律是力的瞬時作用規律。力和加速度同時產生、同時變化、同時消失。  (2)F=ma是一個向量方程,應用時應規定正方向,凡與正方向相同的力或加速度均取正值,反之取負值,一般常取加速度的方向為正方向。  (3)根據力的獨立作用原理,用牛頓第二定律處理物體在一個平面內運動的問題時,可將物本所受各力正交分解[1],在兩個互相垂直的方向上分別應用牛頓第二定律的分量形式:Fx=max,Fy=may列方程。  4.牛頓第二定律的六個性質:  (1)因果性:力是產生加速度的原因。  (2)向量性:力和加速度都是向量,物體加速度方向由物體所受合外力的方向決定。牛頓第二定律數學表示式∑F = ma中,等號不僅表示左右兩邊數值相等,也表示方向一致,即物體加速度方向與所受合外力方向相同。  根據他的向量性可以用“平行四邊形”法講力合成或分解。  (3)瞬時性:當物體(質量一定)所受外力發生突然變化時,作為由力決定的加速度的大小和方向也要同時發生突變;當合外力為零時,加速度同時為零,加速度與合外力保持一一對應關係。牛頓第二定律是一個瞬時對應的規律,表明了力的瞬間效應。  (4)相對性:自然界中存在著一種座標系,在這種座標系中,當物體不受力時將保持勻速直線運動或靜止狀態,這樣的座標系叫慣性參照系。地面和相對於地面靜止或作勻速直線運動的物體可以看作是慣性參照系,牛頓定律只在慣性參照系中才成立。  (5)獨立性:作用在物體上的各個力,都能各自獨立產生一個加速度,各個力產生的加速度的向量和等於合外力產生的加速度。  (6)同一性:a與F與同一物體某一狀態相對應。 [編輯本段]牛頓第二定律的適用範圍  1.當考察物體的運動線度可以和該物體的德布羅意波長相比擬時,由於測不準原理,物體的動量和位置已經是不能同時準確獲知的量了,因而牛頓動力學方程缺少準確的初始條件無法求解。也就是說經典的描述方法由於測不準原理已經失效或者需要修改。量子力學用希爾伯特空間中的態矢概念代替位置和動量(或速度)的概念來描述物體的狀態,用薛定諤方程代替牛頓動力學方程(即含有力場具體形式的牛頓第二定律)。   用態矢代替位置和動量的原因是由於測不準原理我們無法同時知道位置和動量的準確資訊,但是我們可以知道位置和動量的機率分佈,測不準原理對測量精度的限制就在於兩者的機率分佈上有一個確定的關係。   2.由於牛頓動力學方程不是洛倫茲協變的,因而不能和狹義相對論相容,因而當物體做高速移動時需要修改力,速度,等力學變數的定義,使動力學方程能夠滿足洛倫茲協變的要求,在物理預言上也會隨速度接近光速而與經典力學有不同。  但我們仍可以引入“慣性”使牛頓第二定律的表示形式在非慣性系中使用。  例如:如果有一相對地面以加速度為a做直線運動的車廂,車廂地板上放有質量為m的小球,設小球所受的合外力為F,相對車廂的加速度為a",以車廂為參考系,顯然牛頓運動定律不成立.即   F=ma"不成立   若以地面為參考系,可得   F=ma對地   式中,a對地是小球相對地面的加速度.由運動的相對性可知   a對地=a+a"   將此式帶入上式,有   F=m(a+a")=ma+ma"   則有 F+(-ma)=ma"   故此時,引入Fo=-ma,稱為慣性力,則F+Fo=ma"   此即為在非慣性系中使用的牛頓第二定律的表達形式.   由此,在非慣性系中應用牛頓第二定律時,除了真正的和外力外,還必須引入慣性力Fo=-ma,它的方向與非慣性系相對慣性系(地面)的加速度a的方向相反,大小等於被研究物體的質量乘以a。    注意:  當物體的質量m一定時,物體所受合外力F與物體的加速度a是成正比的是錯誤的,因為是合力決定加速度。但當說是物體的質量m一定時,物體的加速度a與物體所受合外力F成正比時則是正確的。  解題技巧:  應用牛頓第二定律解題時,首先分析受力情況,運動圖景,列出各個方向(一般為正交分解)的受力的方程與運動方程。  同時,尋找題目中的幾何約束條件(如沿繩速度相等等)列出約束方程。聯立各方程得到物體的運動學方程,然後依據題目要求積分求出位移、速度等。

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