文档介绍：漫谈“力”
PB05000636 李进
牛顿在《自然哲学的数学原理》前言中说道:“…哲学的全部责任似乎在于——从运动的现象中去研究自然界中的力,然后从这些里去说明其他现象”,牛顿力学是以力的概念为核心的。
牛顿三定律是经典力学的灵魂,它提出了力这个概念
我们在日常生活中遇到各种各样的力,如重力,
绳中的张力,摩擦力,地面的支撑力,空气的阻力,
等等,从最基本的层次看,上述各种隶属于两大范畴
(1)引力(这里重力是唯一的例子)
(2)电磁力(所有其他的力)
除这两种力外,目前我们只知道自然界还有另外两种
基本的力:
(3)弱力(与某些放射性衰变有关)
(4)强力(将原子核内质子和中子“胶合”在一起的力
以及强子内部更深层次的力)
中,下面举个例子
如左图所示,两人
拔河,甲乙对此有
两种意见:
甲:左边的人瘦弱,
右边的强壮,绳两端
受的力应该不样。
乙:右边的也壮不过
墙啊,下面那图绳两
边的张力不是也一样大吗?
甲:墙是死的,给的反作用力是被动的,而右边的人可以主
动使比左边大的力。下图绳在墙那端的张力是一人的力,而
上图绳中点的张力等于两人用力之和。
乙:可是两种情况下,弹簧秤的读数是一样的啊
答案到底是什么呢?
胜负的关键在于
脚下的摩擦力
如果摩擦系数一
样大,右边的人可能
得到的最大静摩擦力
F2大于f1,尽管两人
拉绳的力f大小相等
方向相反,当f2>f>f1
右边的人就会把左边
的拉过去。
若让右边的人站在光滑的冰上,而左边的人站在粗糙的地面
右边的人力气再大也赢不了
所以,甲错了,乙是正确的。
从牛顿第二定律F=ma来看,方程的右边是有确切意
,可以根据

性质(重量,反冲速度).另一方面,方程的左边却没有
,即便用最高的标准来衡量,牛顿第二
定律显然意义重大:
它在很多特定的情形下都十分有用。
事实上,,也不出现在量子
场论的任何合理的公式中,广义相对论的建立也不需要
用到它。
那么,我们怎么来理解“力”?
首先,我们来看看它是怎么被应用的,一类很普
遍的问题是给定一个力,然后求解运动,或者反
过来,相信有很多同学在做一些力学题的时候,
感觉只是微分方程和几何学的练习题,加了一点
伪装而已,而它确实是力学题,与物理事实联系
起来了,我们对实际存在于这个世界上的力做
一个声明,塞进各种各样的假设,便实现了这一
点,但是并不像运算法则一样,对于所有情况都
成立。
下面请看几个例子:
经典力学里关于运动的第零定律是质量守恒.

量被认为是独立于它的速度和任何施加于它的外力
的,总质量既不产生也不消灭,只是在物体相互作用
,如今我们知道以上内容并不
十分正确.
牛顿第三定律指出,对于每个作用,存在着一个
,我们通常假定力
,
它们不能解释带电粒子间的磁相互作用.
公式F=MA更像是一种用以表达力学体系里各种
不同的、有用的见解之公共语言.
当我们学习力学的时候,我们不得不通过大量
被解过的例子来领会力到底是什么,这不仅仅是经
由练习培养技能的问题,而是我们吸收了由这许多
假定构成的一种默认的共识。
做个类比:
力是一个相当于
高级语言的灵活
创造,它使我们从
不相关的细节
中解脱出来,让
我们相对不那么
痛苦地专心于应用.