Mengapa Hukum Ketiga Newton sebenarnya berfungsi?

user164594 08/13/2017. 10 answers, 18.239 views
newtonian-mechanics forces conservation-laws

Ayah saya menjelaskan kepada saya bagaimana roket berfungsi, dan dia memberitahu saya Undang-undang Ketiga Newton bekerja di sini. Saya bertanya kepadanya mengapa ia berfungsi dan dia tidak menjawab. Saya telah membazir selama seminggu memikirkan masalah ini, sekarang saya menyerah. Bolehkah seseorang menjelaskan mengapa Hukum Ketiga Newton berfungsi?

Sebagai rujukan, undang-undang ketiga Newton:

Untuk setiap tindakan selalu menentang tindak balas yang sama: atau tindakan bersama dua badan atas satu sama lain selalu sama, dan diarahkan ke bahagian yang bertentangan.

4 Comments
David Z♦ 07/31/2017
Memandangkan terdapat beberapa komen yang tidak bertujuan untuk meningkatkan jawatan itu, dan bahkan mereka yang tidak akan menghasilkan perubahan besar kerana OP tidak lagi hadir, saya telah memindahkan komen untuk berbual supaya kami mempunyai rekod mereka.
Mauro ALLEGRANZA 08/01/2017
Anda boleh membaca perbincangan asal Newton mengenai Undang - undang 3 . Tetapi anda juga boleh mempertimbangkan penggunaan undang-undang yang dibuat oleh Newton dengan jelas: kita mempunyai sedikit sekali kejadian: Coroll.3 : pemuliharaan quantity of motion , Scholium kepada Coroll.6 : perlanggaran badan keras, dan Coroll.2 untuk Prop.76 : tarikan bersama. Oleh itu, kejadian yang sangat sedikit tetapi amat penting dalam Hukum.
Jack R. Woods 08/07/2017
Jika soalan anda adalah "Mengapa undang-undang Newton 3 menjelaskan bagaimana roket berfungsi?" bukannya "Kenapa kerja undang-undang ketiga Newton?" maka "pemuliharaan momentum" berfungsi seperti yang dinyatakan di bawah. "Sistem" bermula dengan roket dan bahan api pegun (di dalam rujukannya). Oleh itu, untuk membuat roket pergi ke satu arah, anda perlu "menembak" secara besar-besaran ke arah yang lain. (Ini adalah undang-undang ke-3 Newton.) Momentum ditakrifkan sebagai halaju masa massa (mv), maka jisim kali roket halajunya dalam arah "naik" harus sama dengan jisim masa bahan bakar halaju bahan api dalam arah bawah.
Jack R. Woods 08/07/2017
Penjelasan di atas adalah kasar, sudah tentu, kerana bahan api juga "mendorong" lebih banyak bahan bakar dalam arah "naik" sehingga ia dapat digunakan. Juga, bahan api yang dikeluarkan mempunyai komponen halaju tegak lurus terhadap arah roket serta "lurus ke bawah". Walau bagaimanapun, ini adalah idea dan anda tidak perlu menggunakan relativiti umum dan mekanik kuantum kerana undang-undang Newton cukup baik untuk membawa kami ke bulan.

10 Answers


Cort Ammon 07/28/2017.

Why do you want to know?

Saya tidak bergurau. Itulah sebenarnya soalan penting. Jawapannya benar-benar bergantung pada apa yang anda ingin lakukan dengan maklumat yang anda berikan.

Undang-undang Newton adalah model empirik. Newton menjalankan banyak kajian mengenai bagaimana keadaan bergerak, dan mendapati satu set peraturan kecil yang boleh digunakan untuk meramalkan apa yang akan berlaku, katakan, besbol yang terbang melalui udara. Undang-undang "bekerja" kerana ia berkesan untuk meramalkan alam semesta.

Apabila sains membenarkan kenyataan seperti "roket akan naik," ia menggunakan perkara yang kita anggap benar. Undang-undang Newton mempunyai rekod prestasi yang luar biasa untuk objek lain, jadi kemungkinan besar mereka akan bekerja untuk roket ini juga.

Seperti yang ternyata, undang-undang Newton sebenarnya aren't undang-undang asas alam semesta. Apabila anda belajar mengenai Relativiti dan Mekanik Kuantum (QM), anda akan mendapati bahawa apabila anda menolak alam semula jadi kepada ekstrem, undang-undang Newton tidak betul. Walau bagaimanapun, mereka adalah perkiraan yang luar biasa baik dari apa yang sebenarnya berlaku. Begitu baiknya kita sering tidak mengambil masa untuk membenarkan menggunakannya kecuali kita memasuki persekitaran yang sangat pelik (seperti dunia sub-atom di mana QM mendominasi).

Sains sentiasa dibina di atas andaian yang kami buat, dan ia selalu mencabar andaian-andaian. Jika anda mempunyai latar belakang matematik, saya dapat menunjukkan bagaimana Undang-undang Ketiga Newton dapat dijelaskan sebagai perkiraan QM sebagai saiz objek menjadi besar. Walau bagaimanapun, pada akhirnya, anda akan berakhir dengan timbunan matematik dan soalan yang membakar: "mengapa kerja QM berfungsi." Apa yang anda lakukan di sana menggantikan satu soalan dengan yang lain.

Jadi di manakah yang meninggalkan anda? Ia bergantung kepada apa yang anda ingin tahu dahulu. Satu pendekatan hanya akan diterima bahawa saintis mengatakan bahawa Undang-undang Ketiga Newton berfungsi, kerana ia telah diuji. Satu lagi pendekatan adalah mempelajari banyak matematik tambahan untuk mengetahui mengapa ia berfungsi dari perspektif QM. Itu hanya dapat menendang ke bawah jalan sedikit sehingga anda benar-benar dapat menangani soalan tentang QM.

Pilihan ketiga adalah untuk menguji sendiri. Sains dibina di atas para saintis yang tidak mengambil perkataan penubuhan pada nilai muka, keluar, dan membuktikannya kepada diri mereka sendiri, betul atau salah. Reka bentuk percobaan anda sendiri yang memperlihatkan karya Hukum Ketiga Newton. Kemudian pergi ke sana dan cuba untuk mendapatkan sebab-sebab yang mungkin tidak berfungsi. Uji mereka. Kebanyakan masa, anda akan mendapati bahawa undang-undang memegang dengan sempurna. Apabila ia tidak tahan, kembali ke sini dengan eksperimen anda, dan kami dapat membantu anda mempelajari cara menerangkan hasil yang anda lihat.

Itu sains. Sains bukanlah mengenai kelas yang penuh dengan persamaan dan tugasan kerja rumah. Ini mengenai saintis yang mempersoalkan segala-galanya tentang dunia mereka, dan kemudian menguji secara sistematik menggunakan kaedah saintifik!

1 comments
2 David Z♦ 07/30/2017
Saya telah memadam banyak komen yang tidak menyumbang kepada tujuan meningkatkan jawapannya.

probably_someone 07/25/2017.

Undang-undang Ketiga Newton adalah akibat langsung pemuliharaan momentum, yang pada dasarnya mengatakan bahawa dalam sistem terpencil tanpa kekuatan bersih di atasnya, momentum tidak berubah. Ini bermakna jika anda menukar momentum satu objek, maka momentum objek lain mesti berubah ke arah yang bertentangan untuk mengekalkan momentum total. Angkatan menyebabkan perubahan dalam momentum, jadi setiap daya mesti mempunyai daya tindak balas yang bertentangan.

Dalam contoh roket anda, roket dan bahan bakar yang melarikan diri membentuk satu sistem terpencil. * Bahan bakar yang melarikan diri pada awalnya beristirahat, dan sekarang bergerak dengan cepat, sehingga jelas momentumnya telah berubah. Oleh itu, roket, sebagai satu-satunya objek lain dalam sistem, mesti juga mengubah momentumnya untuk mengatasi gas bergerak pantas. Oleh itu, roket memaksa ke atas gas, yang menghasilkan daya yang sama dan bertentangan di roket.

Tetapi kini anda boleh bertanya:

Why is momentum conserved?

Pemeliharaan momentum berasal dari idea yang disebut Teater Noether, yang menyatakan bahawa undang-undang pemuliharaan secara umum adalah hasil langsung dari simetri sistem fizikal. Khususnya, pemuliharaan momentum berasal dari translation symmetry . Ini bermakna kelakuan sistem tidak berubah jika anda memilih asal baru untuk koordinat anda (meletakkan berbeza, tingkah laku sistem hanya bergantung pada kedudukan komponennya berbanding satu sama lain). Simetri ini ditemui dalam semua sistem terpencil tanpa daya bersih pada mereka kerana ia secara efektif adalah simetri ruang itu sendiri. Simetri terjemahan sistem adalah akibat homogeneity of space , yang bermaksud ruang adalah "sama di mana-mana" - panjang batang tidak berubah jika anda meletakkannya di tempat yang berbeza.

Tetapi kini anda boleh bertanya:

Why is space homogeneous?

Dalam mekanik klasik, ini adalah salah satu daripada andaian asas yang membolehkan kita melakukan apa-apa lagi. Pada kenyataannya, menurut Relativiti Am, ruang sebenarnya isn't homogen - ia melengkung dengan kehadiran objek besar-besaran. Tetapi biasanya ia cukup dekat kepada homogen bahawa mekanik klasik berfungsi dengan baik (graviti sangat spektakuler lemah, selepas semua), dan oleh itu anggapan homogeniti memegang.

* Ini kerana ketiadaan graviti. Sekiranya graviti dimasukkan, sistem terpencil akan termasuk mana-mana massa graviti yang lain.

5 comments
24 user2357112 07/25/2017
Menaikan teorem Noether mungkin menjadi sihir di sini. Hubungan antara simetri terjemahan dan pemuliharaan momentum sangat tidak jelas, dan walaupun anda menerima undang-undang pemuliharaan dan simetri fizikal dikaitkan, tidak jelas mengapa momentum akan menjadi perkara yang dipelihara sebagai hasil simetri terjemahan. (Juga, penanya secara kuno 10.)
2 Cort Ammon 07/25/2017
Dan memperluas titik user2357112, persoalan seterusnya tentang "mengapa kerja-kerja mekanik Lagrangian" adalah tempat yang agak menyakitkan untuk pergi. Bahawa dikatakan, inilah jawapan yang I pilih untuk berfikir, saya tidak tahu sama ada saya ingin menjelaskannya kepada seorang berusia 10 tahun!
12 probably_someone 07/25/2017
@ user2357112 Jika anda mempunyai cara yang tidak ajaib untuk menjelaskan mengapa momentum dilestarikan, saya akan senang mendengarnya. Teorema Noether adalah satu-satunya cara saya boleh memikirkan untuk mengaitkan undang-undang pemuliharaan kepada sifat ruang yang jelas tanpa menggunakan mekanik Lagrangian secara langsung (kerana itu akan memperbesar jawapan saya untuk saiz buku teks). Dalam pengalaman saya, lebih mudah untuk menerima bahawa beberapa ahli matematik meletakkan banyak kerja untuk membuktikan hasil itu daripada cuba dan mengelilinginya dengan menerangkan derivasi dengan teruk.
8 jamesqf 07/26/2017
@probably_someone: Tetapi semuanya datang kepada fakta bahawa "mengapa" soalan pada asasnya tidak dapat dijawab. Ia hanya cara alam semesta berfungsi.
24 probably_someone 07/26/2017
@jamesqf Saya tidak setuju. Terdapat tiga jawapan yang mungkin untuk soalan "mengapa": 1. Perkara yang timbul timbul daripada beberapa konsep yang lain yang lebih asas; 2. Perkara yang dipersoalkan adalah salah satu daripada anggapan yang kita buat yang membolehkan kita meramal dengan betul realiti yang lain; 3. Perkara yang dipertikaikan telah diuji secara eksperimen adalah benar. Soalan-soalan pelabelan sebagai "tidak dapat dijawab" membawa orang-orang untuk menolak kesimpulan fizik.

Dvij 07/26/2017.

Kenapa Why Hal Yang Benar untuk Minta Fizik

Walaupun hampir semua jawapan dan komen menuntut bahawa tidak ada ruang yang nyata untuk menjelaskan why sesuatu berlaku atau berpegang pada Fizik, tentu saja, tidak benar. Anda boleh menerangkan mengapa terdapat undang-undang ini dalam Fizik - dan bukan hanya dengan cara yang remeh yang mengatakan, "kerana kami mendapati ia dipatuhi dalam eksperimen". Itulah alasan sosiologi di balik mengapa kita menulis karya-karya tentangnya dan mengapa kita memasukkannya dalam buku teks kita. Ia tidak benar-benar menjelaskan apa-apa mengenai undang-undang itu sendiri why ia berfungsi. Sebagai Feynman menerangkan dengan indah dalam video ini (atau sebagai Weinberg telah menjelaskan di banyak tempat dalam buku yang hebat ini ), makna why perniagaan agak rumit dalam Fizik kerana yang berikut: Pada akhirnya, seperti yang dijelaskan dalam jawapan yang lain, kita akan menjelaskan bahawa undang-undang tertentu berfungsi berdasarkan beberapa undang-undang asas, yang kita tidak benar-benar tahu mengapa berfungsi. Ini, menimbulkan persoalan sama ada kita benar-benar menjelaskan apa-apa. Jawapannya, sekurang-kurangnya kepada para saintis, paling jelas, ya. Oleh kerana apa yang kita sebut undang-undang asas mempunyai kuasa untuk menerangkan semua undang-undang lain dengan cara yang minimum, dan dengan itu, mereka adalah sebab why semua undang-undang lain berfungsi.

Apa yang saya maksudkan dapat dilihat secara jelas dengan cara yang berikut: Katakan anda mempunyai $ 100 $ undang-undang kerja yang berbeza untuk perkara yang berbeza. Kemudian, satu hari yang baik, anda mendapati bahawa ada undang-undang tunggal yang bukan hanya matematik yang bijak menulis semula undang-undang $ 100 $ dalam satu baris tetapi satu undang-undang tunggal yang benar-benar berbeza yang menghasilkan semula semua undang-undang $ 100 $ dan juga menghasilkan beberapa yang lain Undang-undang $ 200 $ (yang anda tidak tahu sebelum ini, tetapi anda mendapati mereka benar semasa menyemak apabila anda mengetahui bahawa undang-undang tunggal magical baru ini meramalkan mereka menjadi undang-undang selain daripada undang-undang $ 100 $ yang diketahui sebelumnya). Sebarang orang secara logik akan memanggil undang-undang tunggal yang baru dijumpai untuk menjadi sebab semua undang-undang $ 300 $ itu. Kami mempunyai kerja yang belum selesai untuk menerangkan undang-undang baru ini (yang kami tidak tahu sama ada mungkin atau tidak) tetapi kami pastinya menjelaskan asal-usul $ 100 + 200 $ undang-undang dengan cara yang sangat saintifik. Apabila (dan jika) kami menjelaskan asal usul undang-undang baru maka kami akan menjelaskan why undang-undang $ 300 $ bekerja dengan cara yang lebih baik tetapi itu tidak membuktikan bahawa penjelasan terdahulu kami tentang why undang-undang itu berfungsi bukan penjelasan sama sekali.

Atas Masalah Why Undang-undang Ketiga Newton Bekerja

Saya akan memberikan penjelasan tentang mengapa ia berfungsi yang boleh dijelaskan lebih mendasar berdasarkan rangka kerja alam yang paling penting yang kita tahu hari ini, Model Standard dan Relativiti Am. Tetapi saya akan kekal dalam rejim penjelasan yang agak klasik mengenai mengapa undang-undang ketiga Newton berfungsi.

Pertama sekali, ia doesn't berfungsi sepanjang masa! Saya fikir ini mungkin ciri yang paling tidak diendahkan dan kurang dirahsiakan mengenai pecahan undang-undang Newtonian. Saya akan datang ke sini kemudian. Biarkan saya terlebih dahulu menjelaskan mengapa ia berfungsi apabila ia berfungsi dan ia akan menjadi jelas apabila ia tidak berfungsi.

Mari kita perhatikan sistem zarah. Terdapat sesuatu yang dipanggil momentum di alam semesta ini yang kekal dipelihara dalam semua proses yang berlaku (pautan dimaksudkan untuk menjelaskan bagaimana memikirkan kenapa jumlah tertentu ditakrifkan seperti yang telah ditetapkan). Dan setiap zarah mempunyai momentum yang jelas. Sekarang, didapati bahawa pengaruh pengaruh luaran pada zarah, yang kita akan panggil force , akan happens seberapa cepat momentum perubahan zarah (sesetengah pembaca akan mengetahui bahawa ini adalah undang-undang kedua, tetapi tidak mengelirukan dengan definisi dan bukan undang-undang, lihat jawapan yang berkaitan). Sekarang, pertimbangkan dua zarah yang berinteraksi dalam beberapa fesyen. Oleh kerana jumlah momentum perlu berterusan sepanjang masa, satu zarah akan memperoleh momentum pada kadar yang sama seperti zarah kedua kehilangannya. Oleh kerana daya itu hanya kadar ini di mana zarah mengubah momentumnya, jika daya pada salah satu zarah bersamaan dengan beberapa kuantiti, katakan $ F $, maka ia akan menjadi $ -F pada zarah lain kerana perubahan dalam momenta zarah-zarah ini hanya sebaliknya semasa selang waktu.

Kini, garis penalaran di atas akan rosak jika kita mempunyai sesuatu yang lain daripada zarah yang boleh mempunyai momentum. Mungkin sukar bagi OP untuk memvisualisasikan (tetapi tidak ada cara lain), ada sesuatu yang disebut medan elektromagnet yang tidak terbuat dari zarah (sekurang-kurangnya secara klasik). Mereka hanya beberapa perkara yang wujud di alam semesta selain daripada zarah. Dan kami telah mengetahui bahawa bidang ini juga boleh mempunyai momentum. Oleh itu, semasa interaksi dengan zarah, mereka boleh membawa sebahagian daripada momenta (dalam erti kata lain) bahawa zarah-zarah ini mempunyai. Undang-undang ketiga Newton tidak mempunyai alasan untuk menjadi sah dalam kes ini dan sesungguhnya, ia tidak sah secara generik dalam interaksi bidang ini dengan zarah .

Edit

Perhatikan bahawa hakikat bahawa kita tahu mengapa undang-undang tertentu berfungsi adalah fakta yang sangat difahami oleh Fizik. (Dalam erti kata lain, akibatnya) Kita tahu apabila penalaran atau undang-undang tertentu tidak benar-benar menjelaskan why undang-undang lain berfungsi walaupun undang-undang terdahulu mereproduksi kemudian. Contoh-contoh utama adalah kes di mana bahkan kemudian menghasilkan semula yang pertama dan keduanya bersamaan (atau dwi). Perhatikan bahawa secara murni Newtonian Mechanics, seseorang tidak dapat mengenal pasti undang-undang pemuliharaan momentum sebagai undang-undang yang lebih mendalam tanpa ketiadaan 'Teorema Noether' dan 'penemuan bahawa bidang membawa momentum'. Dalam senario sedemikian, memandangkan undang-undang kedua Newton, kedua-dua pemuliharaan momentum dan undang-undang Newton sebenarnya adalah satu sama lain dan tidak seorang pun daripada mereka menjelaskan mengapa mereka memegang apa-apa . Ini menjadikannya lebih jelas bahawa terdapat beberapa maksud yang objektif dan pasti ketika kita mengatakan sesuatu menjelaskan mengapa sesuatu yang lain memegang.


Jorge Perez 07/31/2017.

Undang-undang Ketiga Newton berfungsi kerana alam semesta cuba menjadi adil. Sekiranya anda menolak terhadap sesuatu, ia tidak masuk akal kerana tidak menolaknya. Tangan anda menolak di atas meja, dan meja itu menolak kembali keras seperti tangan anda. Jika ia tidak menolak, tangan anda akan terus ke meja. Dunia secara harfiah akan runtuh tanpa undang-undang itu.

Perkara yang saling bergembira. Seorang perenang mengalir melalui air; anda berjalan melalui udara sepanjang masa. Tetapi dalam kedua-dua kes, perkara-perkara secara harfiah melantunkan anda. Molekul udara melantun badan anda apabila anda bergerak, dan molekul air melantun badan anda semasa anda berenang. Kedua-dua udara dan air menolak ke belakang terhadap anda sama seperti anda menolaknya. Itulah sebabnya anda merasakan daya tahan semasa cuba melawan angin, atau mengapa ia lebih sukar untuk berjalan di dalam air yang lebih mendalam.

5 comments
10 JimmyJames 07/27/2017
Saya rasa anda berada di landasan yang betul. Tidak pasti tentang menggunakan istilah 'adil' walaupun. Saya cukup yakin alam semesta tidak memberi penjelasan tentang keadilan.
2 Jorge Perez 07/27/2017
Saya telah mengambil fizik, dan saya tahu bagaimana ia berfungsi, tetapi saya cuba menjelaskannya kepada seorang berusia 10 tahun.
2 JimmyJames 07/27/2017
Betul dan semua jawapan saya fikir ini adalah yang terbaik setakat ini. Saya hanya mencadangkan bahawa 'adil' mencadangkan niat dan boleh menghalang pemahaman. Ia berusia 10 tahun, ya, tetapi ada yang bertanya soalan yang pintar.
1 Vaibhav Garg 07/28/2017
Ini adalah satu-satunya jawapan yang bercakap kepada seorang berusia 10 tahun. Saya mempunyai seorang anak lelaki yang berumur 9 tahun, dan saya mempunyai tanggapan yang cukup baik mengenai kerangka konseptual yang dibentuk oleh anak-anaknya pada usia ini. Semua "falsafah" dan "momentum" jawapan hanya berlumpur air.
1 Dvij 07/31/2017
Satu lagi perkara: "Jika ia tidak menolak, tangan anda akan terus ke meja." Benar. Tetapi itu tidak menjelaskan mengapa undang-undang ketiga berfungsi melainkan anda mengandaikan bahawa perkara-perkara yang tidak dapat saling melengkapi adalah peraturan asas alam semula jadi. Tetapi seperti yang anda lihat, selain jauh dari peraturan asas, ia tidak benar secara umum. Perkara-perkara yang berlaku antara satu sama lain sepanjang masa. Pernah cuba berjalan melalui bilik yang penuh dengan udara? ;-)

Mayou36 07/28/2017.

No !

Tidak ada yang dapat menjelaskan why ia berfungsi. Orang hanya dapat menjelaskan how ia berfungsi. Tetapi itu kisah yang sama sekali berbeza. Mereka mungkin menggunakan prinsip yang lebih umum (cuba tanya soalan ini dalam kursus lanjutan GR, mekanik atau yang serupa!), Tetapi jawapan sebegini tidak akan menyumbang kepada "mengapa". Jika anda berminat dengan matematik, anda mungkin melihat teorem Noether dan simetri untuk penjelasan teoritis (yang masih tidak menjawab sepenuhnya mengapa).

Kepada sebabnya: Undang-undang ketiga hanyalah pemerhatian. Undang-undang memegang dalam any - any kerangka tidak relativistik (biarkan tetap tidak relativistik untuk menjaga hal-hal yang lebih mudah, prinsipnya adalah sama) keadaan. Tiada siapa yang belum menemui contoh balas, dan anda tidak boleh mengharapkan untuk mencari sama ada. Secara umumnya, seseorang boleh mengatakan bahawa undang-undang ketiga adalah perumusan pemuliharaan momentum yang berbeza.

Mengapa ada undang-undang fizikal? Kenapa ada alam semesta dan bukannya apa-apa? Kemungkinan besar, tidak ada jawapan kepada soalan seperti ini.

Matlamat fizik adalah untuk menggambarkan objek di sekeliling kita dalam istilah yang paling mudah, dan meramalkan tingkah laku mereka. Oleh itu, fizik adalah hebat untuk mengubah why soalan menjadi soalan. Oleh itu, bertanya seberapa banyak soalan yang mungkin adalah hebat!

Tambahan lagi, apa jua undang-undang fizikal yang wujud adalah tertakluk kepada pembatalan jika terdapat bukti yang bertentangan. Tiada siapa yang berjaya mencari bukti yang bertentangan dengan undang-undang ketiga Newton - walaupun tidak mempunyai idea mengapa ia berfungsi. Dan itu benar.

Tetapi jangan berterusan dengan persoalan dan minat anda, itulah cara yang betul untuk belajar sains!

3 comments
1 Dan Henderson 07/27/2017
Pada risiko menjadi tangen: why persoalan dan sebab, yang membuka pintu (atau saya katakan, lubang arnab?) Untuk perbincangan simultaneiti relatif.
Dawood ibn Kareem 08/12/2017
Ini adalah jawapan yang hebat, kerana ia memberi tumpuan kepada sifat pemerhatian undang-undang fizikal. Bayangkan alam semesta di mana undang-undang Newton tidak memegang (atau, jangan memegang pada tahap makroskopik setiap hari). Persoalan "bagaimana kita tahu kita mempunyai alam semesta this , bukannya (bukan Newtonian) satu" hanya mempunyai satu jawapan - kami melakukan banyak pemerhatian. Persoalan " why kita mempunyai alam semesta this , bukannya (bukan Newtonian)" di luar skop fizik. Mungkin falsafah mempunyai jawapan, atau agama, tetapi bukan sains. Undang-undang Newton adalah hanya gambaran tentang alam semesta yang kita ada, bukan ...
Dawood ibn Kareem 08/12/2017
... satu sindrom yang memerlukan penjelasan.

Daniel Mahler 07/28/2017.

Fizik tidak dapat menjawab soalan mengapa ini, tetapi di sini ada 2 cara untuk memikirkannya:

cara yang mudah

Apa maksudnya untuk mendorong keras sesuatu, jika ia tidak menolak sama rata? contohnya Bagaimana keras boleh anda menolak udara dengan tangan anda?

cara yang lebih sukar

Undang-undang 3 adalah bersamaan dengan matematik (dan begitu diperlukan untuk) pemuliharaan momentum. Ini secara semulajadi membawa kepada persoalan Why is momentum conserved? . Ini sebahagiannya boleh dijawab oleh teorem Noether dan simetri ruang. Sekiranya anda berumur 10 tahun kemudian, memahami teorem Noether akan menjadi satu cabaran besar, tetapi jika anda suka soalan 'mengapa', mereka adalah salah satu perkara yang paling fizikal yang perlu dijawab. Dalam kes ini, pada dasarnya ia mengatakan bahawa kerana undang-undang fizik seperti yang dinyatakan dalam koordinat Cartesian adalah sama tidak kira di mana anda meletakkan asalnya (sistem koordinat dan asalnya adalah ciptaan tiruan sewenang-wenangnya) secara matematik menunjukkan bahawa momentum mesti dipelihara. Berikutan logik hujah yang mewajarkan yang memerlukan pemahaman penggubalan fizik Lagrangian.


Yashas 07/26/2017.

Undang-undang ketiga Newton adalah pemulihan pemuliharaan momentum atau mungkin akibat langsung dari undang-undang pemuliharaan momentum.

Kita boleh faham secara matematik dengan mudah. Huraian matematik yang diberikan dalam jawatan ini tidak ketat tetapi cukup untuk memberi intuisi yang diperlukan untuk memahami hubungan.


Newton's second law: definition of force

Undang-undang kedua Newton mentakrifkan kekuatan sebagai kadar perubahan momentum. Ia boleh dinyatakan secara matematik sebagai:

$$ \ vec {F} = \ frac {d \ vec {p}} {dt} $$

di mana $ p $ adalah momentum dan $ t $ adalah masa.

$$$$ Newton undang-undang ketiga & pemuliharaan momentum

Pertimbangkan dua objek terpencil $ A $ dan $ B $. Biarkan objek $ A $ mengerahkan daya $ \ vec {F_ {AB}} $ pada objek $ B $.

Sebagai $ \ vec {F_ {AB}} $ adalah satu-satunya daya yang bertindak pada objek $ B $, momentum perubahan objek seperti berikut:

$$ \ vec {F_ {AB}} = \ frac {d \ vec {p_B}} {dt} $$

Apabila momentum dipelihara, jika momentum objek $ B $ berubah pada kadar $ \ vec {F_ {AB}} $, momentum sesuatu yang lain mesti berubah pada kadar $ - \ vec {F_ {AB}} $ .

Satu-satunya objek lain yang boleh kehilangan momentum dalam kes kami (dari dua objek terpencil) adalah objek $ A $. Oleh itu, objek $ A $ mengubah momentumnya pada kadar $ - \ vec {F_ {AB}} $.

Oh, kita boleh memohon undang-undang kedua baru lagi. Sekiranya momentum objek berubah pada kadar $ - \ vec {F_ {AB}} $, maka kuasa bersih $ - \ vec {F_ {AB}} $ mesti bertindak ke atasnya.

$$ \ vec {F_ {BA}} = - \ vec {F_ {AB}} $$

Secara ringkas, ini adalah undang-undang ketiga baru: untuk setiap tindakan ($ \ vec {F_ {AB}} $), terdapat tindak balas yang sama dan bertentangan ($ - \ vec {F_ {AB}} $ atau $ \ F_ {BA}} $).

5 comments
11 I wrestled a bear once. 07/26/2017
Dude adalah sepuluh tahun ....
6 Yashas 07/27/2017
Jawapan yang dipaparkan di SE adalah untuk komuniti yang lebih luas. Tidak ada peraturan bahawa jawapan mesti tegas dengan syarat pengarang OP. Selain itu, saya telah menyatakan penyataan matematik dalam ayat.
2 Dan Henderson 07/27/2017
@Yashas Saya ingin lebih banyak jawapan yang dilakukan dengan matematik mereka. Saya melihat banyak jawapan dengan lebih banyak Tex daripada teks dan mata saya semacam kepalanya (saya tidak tahu bagaimana membaca beberapa notasi yang lebih rumit, seperti yang menggunakan Σ).
Yashas 07/28/2017
Walaupun semua bahagian matematik jawapan ini telah dihapuskan, ia masih menjadi jawapannya. Tidak ada matematik yang serius dalam jawapannya; bahagian matematik adalah tambahan. Ungkapan matematik tidak berdiri sendiri sama ada; setiap ungkapan matematik telah dijelaskan. Walaupun 10 tahun tidak memahami notasi, mereka akan memahami idea itu (mungkin juga meneka maksud simbol matematik yang diberikan bahawa setiap pernyataan matematik diberikan penjelasan yang mencukupi).
1 Russell McMahon 07/31/2017
@Iwrestledabearonce. Oleh itu, sudah berusia 10 tahun. Bercakap begitu mendapat akaunnya dipadam kerana peraturannya mengatakan dia mesti lebih tua. Jawapan perlu dialamatkan kepada kanak-kanak berumur 10 tahun yang sebenar atau tanggapan. Mungkin.

Narasimham 07/25/2017.

Sekiranya dua gaya static forces bertindak dengan mengimbangi satu sama lain tidak ada gerakan yang dihasilkan. Tidak ada kekuatan yang dihasilkan.

Walau bagaimanapun jika daya dinamik bertindak ke atas mana-mana badan reaksinya hanya datang dengan gerakan (dinamik) objek. Kita boleh katakan ia bersamaan dengan memaksa dan kuasa D'Alembert yang lain yang dibayangkan statik dalam arah yang bertentangan. Itulah perbezaan asas antara daya statik dan dinamik dan tindakan perpindahan.

Satu lagi contoh adalah badan jatuh. Terdapat daya as well as gerakan yang dihasilkan.

Kecuali sumber tenaga yang jatuh secara bebas (graviti) dan roket (bahan bakar terbakar yang dibuang) bekerja secara dinamik dengan cara yang sama.


MCon 07/28/2017.

Marilah kita mengambil pendekatan yang sangat berbeza dari jawapan yang lain, yang pada umumnya sangat baik. Saya hanya akan membuat lakaran; Sekiranya ada orang yang berminat, sila letakkan komen dan saya akan cuba mencari masa untuk terperinci (ambil perhatian: saya bukan bahasa ibunda bahasa Inggeris supaya bahasa boleh "sedikit off";

  • Sains kita sebenarnya merupakan kaedah yang kita gunakan untuk menyiasat persekitaran kita.
  • Kaedah ini didasarkan pada two disiplin bebas, tetapi disiplin:
    1. Sains Eksperimen.
    2. Tepat (sering disebut "Teoritis") Sains.
  • Eksperimen cuba untuk menyiasat Alam dengan eksperimen, seperti permainan di mana anda menimbulkan pertanyaan khusus untuk mengetahui apa objek tersembunyi.
  • Sains tepat, OTOH, has nothing to do with the real world ; ia adalah pembinaan matematik, bermula dengan satu set postulates dan memperoleh sifat melalui theorems (atau derivasi matematik setara).
  • Kedua-duanya berjalan pada trek selari dan tidak pernah mengganggu directly .
  • Apa yang menyimpan kedua-dua "selari" dan menghalang mereka untuk menyimpang (terlalu banyak) adalah, sebenarnya, lelaki; saintis sering "menukarkan kereta api" atau berkomunikasi dengan rakan sekerja yang mengembara di "kereta api lain".
  • Orang yang bereksperimen cuba memahami yang "postulates" dapat menjelaskan kelakuan yang diperhatikan.
  • Orang yang melakukan kerja-kerja teoretik cuba "meramalkan" apa yang akan berlaku adalah kes tertentu (sering "pelik") dalam rangka kerja yang dipilih dan meminta penguji untuk mengesahkan.
  • Bahagian hampir tidak begitu tajam, tetapi berguna untuk memahami latar belakang.
  • Newton "undang-undang" tidak ada lagi dan tidak kurang daripada postulates dia digunakan untuk membina Sains Exact nya: Fizik Klasik. Mereka mempunyai peranan yang sama dengan "Lima Postulates" Euclid: mereka adalah asas untuk membina pembinaan yang sepenuhnya abstrak.
  • Euclid Geometry melakukan kerja yang luar biasa untuk membolehkan kita memahami dan memanipulasi persekitaran kita, tetapi bukan satu-satunya yang boleh digunakan (lihat: bourbakism ) dan lain - lain geometri bukan Euclidean adalah mungkin (dan mungkin representasi yang lebih baik dari realiti kita).
  • Sama juga boleh dikatakan untuk Fizik Klasik, yang "cukup baik" untuk mengira trajektori untuk Bulan dan seterusnya, tetapi telah "digantikan" oleh Teori yang lebih moden (misalnya: Mekanik Relativistik dan Mekanik Kuantum).
  • Apabila sesuatu seperti ini berlaku ia sangat jarang "Teori Lama" benar-benar tidak dipertikaikan, apa yang lazimnya berlaku ialah "kes khas" Teori baru yang lebih umum; Oleh itu, kumpulan postulates yang terdahulu adalah "diperolehi" dan "dijelaskan" dari segi yang baru supaya tidak kelihatan seperti postulates lagi, mereka "ditunjukkan" sebagai gantinya; "demonstrasi", tetapi akhirnya berada dalam sekumpulan kenyataan lain yang tidak dapat dilihat.
  • Pada akhirnya, sebab satu set postulates yang dipilih adalah kerana eksperimen kami menunjuk ke arah itu; untuk undang-undang Ketiga Newton, mudah untuk melihat apa yang berlaku jika anda melemparkan bola besbol sambil berdiri di atas gelanggang (dan tidak dapat jatuh). Mengambil postulates lain adalah perkara yang lebih rumit dan ia meneruskan dasarnya dengan percubaan dan kesilapan (iaitu: anda tahu sejumlah "fakta" tertentu adalah benar dan menyesuaikan andaian anda untuk mendapatkan hasil tersebut). Sebab itu adalah penting untuk "meramal" beberapa "fakta" yang tidak jelas dan tidak diperhatikan untuk mengesahkan teori anda (yakni untuk kembali ke keretapi Sains Eksperimen).
5 comments
1 MCon 07/28/2017
Bolehkah saya tahu sebab-sebab downvoting?
chuxley 08/08/2017
Mungkin umur poster itu. Ia adalah jawapan yang panjang yang akan mengetepikan kepala poster yang lebih muda. Poster berusia 10 tahun. Dalam sebarang kes, saya tidak bersetuju dengan sains teoritis 'tepat'. Bagaimanapun; seluruh jawapan ini benar-benar boleh direbus untuk menunjukkan perbezaan antara undang-undang empirikal dan model sains / 'teori'.
MCon 08/08/2017
@chuxley: terima kasih. Saya berminat mengapa anda "tidak bersetuju", tetapi saya rasa ini bukanlah tempat untuk membincangkannya. Adakah ada cara untuk melakukannya "secara peribadi"? (jika anda juga berminat, tentu saja)
chuxley 08/08/2017
Pasti. Adakah terdapat cara untuk menghantar mesej peribadi di sini? Sekiranya ada; hanya hantar saya satu dan kita boleh membincangkannya. Jika tidak, saya akan menghantar e-mel saya di sini.
MCon 08/08/2017
@chuxley: AFAIK tidak ada PM dalam pertukaran timbunan. Terdapat beberapa bilik sembang (fizik adalah chat.stackexchange.com/rooms/71/the-h-bar ), tetapi ada anda perlu berada di sekering yang sama (dan saya akan memukul karung, esok saya akan di dalam kapal terbang). Alamat saya adalah: ziobyte di gmail dot com ... tetapi beberapa hari akan datang saya akan menjadi sangat sibuk. Terima kasih.

PStag 07/25/2017.

Sekiranya anda membayangkan menolak spring antara dua jari, tekanan spring pada setiap jari jumlah yang sama. Sama dengan lengan anda, jika anda menolak terhadap sesuatu yang anda hanya meluruskan lengan anda, lengan anda menolak anda sama seperti objek.

Begitu juga dengan roket, Apabila bahan bakar meletup ia menolak ke semua arah. Letupan itu menolak roket sehingga ia menolak bumi.

2 comments
5 Beanluc 07/25/2017
Tidak, bukan Bumi. Jisim ekzos.
4 Michael Kjörling 07/26/2017
Bahan bakar roket biasanya tidak meletup. Letupan dalam bahan bakar roket hampir selalu membawa kepada apa yang kadang-kadang dirujuk sebagai RUD, yang dalam kes ini adalah cara tersendiri untuk rapid unplanned disassembly secara rapid unplanned disassembly . Roket bahan bakar combusts dalam tindak balas terkawal (heck, artikel Wikipedia pada pembakaran walaupun mempunyai roket LH2 / LOX 2H₂ + O₂-> 2H₂O, walaupun gas, sebagai contoh). Dan tentu saja, tujuan keseluruhan muncung adalah untuk mengarahkan daya gas yang meluas, menyebabkan enjin (dan dengan itu roket itu dilampirkan) untuk bergerak ke arah yang dikehendaki.

HighResolutionMusic.com - Download Hi-Res Songs

1 (G)I-DLE

POP/STARS flac

(G)I-DLE. 2018. Writer: Riot Music Team;Harloe.
2 The Chainsmokers

Beach House flac

The Chainsmokers. 2018. Writer: Andrew Taggart.
3 Ariana Grande

​Thank U, Next flac

Ariana Grande. 2018. Writer: Crazy Mike;Scootie;Victoria Monét;Tayla Parx;TBHits;Ariana Grande.
4 Nicki Minaj

No Candle No Light flac

Nicki Minaj. 2018. Writer: Denisia “Blu June” Andrews;Kathryn Ostenberg;Brittany "Chi" Coney;Brian Lee;TJ Routon;Tushar Apte;ZAYN;Nicki Minaj.
5 Clean Bandit

Baby flac

Clean Bandit. 2018. Writer: Jack Patterson;Kamille;Jason Evigan;Matthew Knott;Marina;Luis Fonsi.
6 Imagine Dragons

Bad Liar flac

Imagine Dragons. 2018. Writer: Jorgen Odegard;Daniel Platzman;Ben McKee;Wayne Sermon;Aja Volkman;Dan Reynolds.
7 Halsey

Without Me flac

Halsey. 2018. Writer: Halsey;Delacey;Louis Bell;Amy Allen;Justin Timberlake;Timbaland;Scott Storch.
8 BTS

Waste It On Me flac

BTS. 2018. Writer: Steve Aoki;Jeff Halavacs;Ryan Ogren;Michael Gazzo;Nate Cyphert;Sean Foreman;RM.
9 BlackPink

Kiss And Make Up flac

BlackPink. 2018. Writer: Soke;Kny Factory;Billboard;Chelcee Grimes;Teddy Park;Marc Vincent;Dua Lipa.
10 Fitz And The Tantrums

HandClap flac

Fitz And The Tantrums. 2017. Writer: Fitz And The Tantrums;Eric Frederic;Sam Hollander.
11 Backstreet Boys

Chances flac

Backstreet Boys. 2018.
12 Kelly Clarkson

Never Enough flac

Kelly Clarkson. 2018. Writer: Benj Pasek;Justin Paul.
13 Diplo

Close To Me flac

Diplo. 2018. Writer: Ellie Goulding;Savan Kotecha;Peter Svensson;Ilya;Swae Lee;Diplo.
14 Anne-Marie

Rewrite The Stars flac

Anne-Marie. 2018. Writer: Benj Pasek;Justin Paul.
15 Little Mix

Woman Like Me flac

Little Mix. 2018. Writer: Nicki Minaj;Steve Mac;Ed Sheeran;Jess Glynne.
16 Imagine Dragons

Machine flac

Imagine Dragons. 2018. Writer: Wayne Sermon;Daniel Platzman;Dan Reynolds;Ben McKee;Alex Da Kid.
17 Little Mix

The Cure flac

Little Mix. 2018.
18 Bradley Cooper

Always Remember Us This Way flac

Bradley Cooper. 2018. Writer: Lady Gaga;Dave Cobb.
19 Rita Ora

Velvet Rope flac

Rita Ora. 2018.
20 Lady Gaga

I'll Never Love Again flac

Lady Gaga. 2018. Writer: Benjamin Rice;Lady Gaga.

Related questions

Hot questions

Language

Popular Tags