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牛顿第三定律及应用-通识物理精华

时间:2023-10-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:牛顿第三定律也广泛存在和应用于我们的日常生活中,并体现出力的相互作用效果,比如:直升机通过螺旋桨的转动,给空气一个作用力并使之向下快速流动。由于牛顿第三定律,空气也会给螺旋桨一个等大向上的反作用力,从而使直升机获得保持在空中飞行的支持力。图1.16小明与牛顿第三定律最后,还有一个与牛顿第三定律有关,而又非常有趣的经典笑话。

牛顿第三定律及应用-通识物理精华

17 世纪中叶,在研究力与物体运动关系的过程中,碰撞问题逐渐成为很多科学家关心的课题。1665—1666年间,牛顿就致力于研究两个小球间的碰撞问题,并把注意力放在小球间的相互作用上。在这个过程中,牛顿逐渐发现:“当两个小球碰撞时,它们之间会有同样猛烈的压力,使得它们会像碰撞之前那样,向着完全相反的方向离开。”在这里,牛顿已经领悟到了“相互作用力”的三条核心特征:“等大、反向、同一直线。”于是,在小球碰撞特征的启发下,牛顿将物体间相互作用的核心特征进行了整理,并用完整的文字表述总结出了这条“相互作用力定律”,也就是“牛顿第三定律”,其内容是:“两个物体之间的作用力和反作用力,总是等大反向,且在同一条直线上。”牛顿第三定律的提出具有重要的科学意义:一方面,牛顿第三定律和第一定律、第二定律共同构成了系统的牛顿运动定律,是分析任何经典力学问题都必须应用到的基本物理规律。另一方面,牛顿第三定律不仅揭示两物体间的相互作用规律,还为解决力学问题,转换研究对象提供了理论基础,拓宽了牛顿运动定律的适用范围,是经典力学不可分割的重要组成部分。

牛顿第三定律也广泛存在和应用于我们的日常生活中,并体现出力的相互作用效果,比如:直升机通过螺旋桨的转动,给空气一个作用力并使之向下快速流动。由于牛顿第三定律,空气也会给螺旋桨一个等大向上的反作用力,从而使直升机获得保持在空中飞行的支持力。除了飞行器,在中国传统的龙舟比赛中,运动员用力向后划桨,在给水一个向后作用力的同时,也会获得来自水的反作用力,从而使龙舟向前滑行。游泳也是同样的原理,人们通过向后划水来获得水的反向作用力,以使身体向前运动。田径赛场上,运动员在起跑时常常会用到起跑器,这是因为运动员采用裸脚蹬地时只能获得来自地面斜向上的反作用力,而起跑器则可以将反作用力方向调整为水平向前,从而帮助运动员跑出更好的成绩。有时,反作用力也会带来糟糕的效果。比如,枪手在射击时,子弹在受到巨大作用力向前高速射出的同时,也会给枪械一个猛烈的反作用力,也就是“后坐力”。在反恐精英CS 游戏中,我们常常发现:AK-47 冲锋枪的后坐力特别强,如果我们连续射击,剧烈的抖动就会使子弹偏离目标,因此有经验的枪手在使用AK-47 时只会点射。类似地,重型火炮是名副其实的战场之王,但如果炮手忽视后坐力的影响,那么高速退回的炮管还可能撞击炮手并造成严重的伤害。

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图1.16 小明与牛顿第三定律

最后,还有一个与牛顿第三定律有关,而又非常有趣的经典笑话。如图1.16 所示,身材瘦小的小明常常被人欺负,有一天,小明又被大胖揍了一顿。小美去安慰小明,没想到小明毫不在意,他得意地说:“根据牛顿第三定律,作用力和反作用力是等大反向的,所以大胖打我的同时,也会受到我对他的反作用力,而且大胖打我越狠,等于我打大胖越重,哈哈哈……所以,我不怕,来打我呀。”呃,这话乍一听十分在理,小美虽然十分惊诧,但一时也找不到反驳的理由,虽然总觉得哪里不对劲。那么,亲爱的读者,你们是如何理解小明的话呢?你是否找到问题的关键了?

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