趣味力学：解读惯性定律

当我们对运动的相对性进行了细致的讨论后，还应当对“力”——产生运动的根源有所了解。我们首先要了解的是力的独立作用定律，定义是：无论物体是静止还是受惯性作用或者在其他力的作用下运动，力对其所起的作用是一样的，不会受到任何影响。

这也是牛顿第二定律的推论，加上第一定律惯性定律和第三定律作用力和反作用力等值定律，这三个牛顿定律构成了我们经典力学的基础。

有关牛顿的第二定律我们以后重点讨论，这里只讲一下它的定义。第二定律是讲物体的加速度和作用力之间是成正比的，跟物体的质量成反比，加速度的方向就是作用力的方向。公式为：

F=m·a

公式中的F 表示物体所受到的作用力；m 表示物体自身的质量；a 表示加速度。其中当属质量m 最难让人弄明白了，很多人总是把它和物体的重量混为一谈，可实际的情况是这两者根本就是两回事。由上面的公式可以看得出，当在同一个力的作用下，不同物体间的质量大小可以通过加速度来进行比较（加速度越大，那么这个物体的质量就越小）。

下面我们重点讲惯性定律，它虽然有悖于人们的日常看法，但却是牛顿三定律中最简单的一个。但是许多人还是不能完全理解这个定律，总有一些人对它持有错误的理解。例如：把惯性理解为当受到外来作用破坏它自身的状态时，物体保持自身原有状态不变的性质。他们把惯性定律理解为原因定律，即没有起因，事物的原有状态就不会变。这种理解是不正确的。惯性定律只是对应物体静止和运动两种状态，对其他状态并不适用。惯性定律的含义是：

除非受到外力的作用，否则一切物体都会保持它的静止状态或者匀速直线运动状态不变。(www.xing528.com)

换句话说，当一个物体在运动的时候，假如想要改变它的运动方向；或想要使它的运动停止，或是改变它的运动速度的时候，——我们只有用一个力作用于它才能行。

可是假如没有任何外力作用于物体，即使物体运动得飞快，也不会发生上面的变化。这是必须牢记的一点，假如没有任何外力的作用，或者作用于物体本身的几个力相互抵消了，那么物体会一直保持匀速直线运动。这是现代力学和中世纪（也就是伽利略之前）思想家们在认识上的重大区别。科学思维和普通思维在这一点上的认识区别很大。

就上面的观点看来，相对静止的物体间产生的摩擦在力学上也称作“力”，尽管相互摩擦的物体是相对静止的，但恰恰是这摩擦力使它们处于相对静止的状态。

需要再一次说明的是，所有物体的静止状态只是相对静止，并不是它趋向于停留在这样的状态。这就好比经常不出家门和有点小事也要出去的两种人的区别。一个不受任何阻力的物体，只要受到极微弱的力的作用，也会改变自己的运动状态，所以说运动才是它们本身具有的性质。在忽略各种摩擦阻力的情况下，物体一旦进入运动状态，它就会永远保持这个状态，绝不会自己主动停下来回到静止状态，因此物体趋向于停留在静止状态的说法是不正确的。

另一种错误的说法是，当有力作用于物体时，物体本身有抵抗性质。例如在向茶水里加糖使其变甜时，杯中的茶水有抵抗作用。

人们对惯性的错误认识大多都是从20 世纪30年代的（本书是20 世纪30年代写的）物理和力学课本里的“趋向于”三字来的，这主要是由于课本里用词不严谨造成的。要正确理解牛顿的第三定律，就要克服这些困难，接下来让我们来学习这个定律。