——任何物體在不受任何外力的作用下,總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止?!瓚T性定律
牛頓第一定律的證明理論上是不可能的,因?yàn)槎伤岬臈l件“不受外力的作用”這是不可能達(dá)到的,嚴(yán)格地說這說不爭(zhēng)的事實(shí)(即使在失重和真空的宇宙中,我們也時(shí)時(shí)刻刻受到其他行星和未知物質(zhì)的萬有引力的作用)。
可是,從牛頓第一定律的發(fā)現(xiàn)過程中我們也會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)事實(shí)——近似的處理(次要因素的忽略)是相當(dāng)必要的。我們知道伽利略當(dāng)初從小車和斜板的實(shí)驗(yàn)(經(jīng)典實(shí)驗(yàn))中的出了牛頓第一定律的雛形(牛頓對(duì)于慣性定律的提出就很受伽利略的研究的影響)——要是能找到一塊十分光滑的平面,阻力為零,小車的滑行速度將不會(huì)減慢。在試驗(yàn)的過程中,小車是在一個(gè)板上的,除了考慮到水平方向上空氣的摩擦力和板車之間的摩擦力,一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)是小車放在板上,受到地球重力還有板的支持力,當(dāng)讓這就是一種次要因素的忽略,因?yàn)閷?duì)摩擦力假設(shè)為零的假設(shè)下,重力和支持力也存在著,但依照力學(xué)知識(shí)我們了解到合外力為零時(shí)物體的狀態(tài)與不受力的情況下相同,所以在減少水平摩擦力(板車和空氣車間的)的條件下車的運(yùn)行速度受到削減的就越少越慢,車子就前進(jìn)的愈來愈遠(yuǎn),理想到水平阻力為零的情況下,伽利略就提出了:小車將會(huì)速度不變地運(yùn)動(dòng)下去。 中學(xué)生科技網(wǎng) http://m.lgmparts.com
所以,在理論上我們不可能嚴(yán)格地對(duì)牛頓第一定律進(jìn)行證明,但是在做了一些近似的處理后,我們卻還是可以對(duì)慣性定律進(jìn)行不嚴(yán)格地證明。例如:我們可以利用現(xiàn)在的高新材料的研究做出摩擦力極小的非常光滑的板,然后在一個(gè)長(zhǎng)的可以的這樣的板上再次上演伽利略的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)來不完全驗(yàn)證它。但我們都可以清楚的看到,這種做法除了費(fèi)工費(fèi)時(shí)操作起來很不容易之外,而且還是沒有太大的說服力。
這里我們提供了一個(gè)非常直觀易行的實(shí)驗(yàn)方案來對(duì)牛頓第一定律進(jìn)行不完全的直觀的證明(當(dāng)然,只是對(duì)初學(xué)慣性定律者提供一種對(duì)先哲經(jīng)典定律的直觀感受)。
其實(shí)這個(gè)實(shí)驗(yàn)也并非什么嚴(yán)格的操作,而是一個(gè)生活中常見的現(xiàn)象。從這個(gè)現(xiàn)象中我們可以對(duì)慣性定律進(jìn)行直接的體驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)條件:高速公路上勻速行駛的汽車中有一只蒼蠅。完成。就這么簡(jiǎn)單,蒼蠅在車中飛來飛去(為了證明的較為嚴(yán)格,我們盡量選擇與汽車前進(jìn)方向垂直方向飛行地蒼蠅,就是說蒼蠅從你面前直線飛過),試想讓汽車以非常高的速度行駛的話,在蒼蠅從你面前直線飛過時(shí),它已經(jīng)是在汽車前進(jìn)方向上擁有了與汽車以一樣的高速度,如果慣性定律是不成立的,那么以蒼蠅的小小身體又怎么能夠使身體達(dá)到一個(gè)很高的水平并且還要維持一段時(shí)間(從生物學(xué)來說,它不可能有足夠的ATP)。如果是這樣的話,那這能說明一個(gè)問題:蒼蠅維持這樣的高速向前運(yùn)動(dòng)是不費(fèi)力的,也就是不需要什么外力來維持它的高速向前的運(yùn)動(dòng)(即使是空氣如果只考慮汽車運(yùn)行方向的話,也是不會(huì)對(duì)蒼蠅有摩擦力的作用的,因?yàn)檐噧?nèi)的物體都共速即相當(dāng)靜止)。也即:總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。 中學(xué)生科技網(wǎng) http://m.lgmparts.com
其實(shí),我們不妨弄個(gè)只能上下噴氣的小飛行器(即人造蒼蠅),用手抱著,等車子在高速公路上到達(dá)穩(wěn)定速度后,再讓它豎直飛起并懸空在某個(gè)位置,這樣我們就不需要再去找那只沿直線飛過面前的蒼蠅了,并且這樣一來它就只參與車子方向的運(yùn)動(dòng)了,能夠更好的證明定律。
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