牛顿第二定律在应用上有什么条件限制?它必须满足什么条件?

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/05/06 08:10:04
牛顿第二定律在应用上有什么条件限制?它必须满足什么条件?

牛顿第二定律在应用上有什么条件限制?它必须满足什么条件?
牛顿第二定律在应用上有什么条件限制?它必须满足什么条件?

牛顿第二定律在应用上有什么条件限制?它必须满足什么条件?
在经典力学中应用,在微观和高速中不能使用,满足条件在宏观低速中
在初高中物理中随便用,在大学学到相对论就要考虑别的影响

1)牛顿第二定律是力的瞬时作用规律。力和加速度同时产生,同时变化,同时消失。
  (2)F=ma是一个矢量方程,应用时应规定正方向,凡与正方向相同的力或加速度均取正值,反之取负值,一般常取加速度的方向为正方向。
  (3)根据力的独立作用原理,用牛顿第二定律处理物体在一个平面内运动的问题时,可将物体所受各力正交分解,在两个互相垂直的方向上分别应用牛顿第二定律的分量形式:Fx=max...

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1)牛顿第二定律是力的瞬时作用规律。力和加速度同时产生,同时变化,同时消失。
  (2)F=ma是一个矢量方程,应用时应规定正方向,凡与正方向相同的力或加速度均取正值,反之取负值,一般常取加速度的方向为正方向。
  (3)根据力的独立作用原理,用牛顿第二定律处理物体在一个平面内运动的问题时,可将物体所受各力正交分解,在两个互相垂直的方向上分别应用牛顿第二定律的分量形式:Fx=max,Fy=may列方程。
  4.牛顿第二定律的六个性质:
  (1)因果性:力是产生加速度的原因。若不存在力,则没有加速度。
  (2)矢量性:力和加速度都是矢量,物体加速度方向由物体所受合外力的方向决定。牛顿第二定律数学表达式∑F = ma中,等号不仅表示左右两边数值相等,也表示方向一致,即物体加速度方向与所受合外力方向相同。
  根据他的矢量性可以用正交分解法讲力合成或分解。
  (3)瞬时性:当物体(质量一定)所受外力发生突然变化时,作为由力决定的加速度的大小或方向也要同时发生突变;当合外力为零时,加速度同时为零,加速度与合外力保持一一对应关系。牛顿第二定律是一个瞬时对应的规律,表明了力的瞬间效应。
  (4)相对性:自然界中存在着一种坐标系,在这种坐标系中,当物体不受力时将保持匀速直线运动或静止状态,这样的坐标系叫惯性参照系。地面和相对于地面静止或作匀速直线运动的物体可以看作是惯性参照系,牛顿定律只在惯性参照系中才成立。
  (5)独立性:物体所受各力产生的加速度,互不干扰,而物体的实际加速度则是每一个力产生加速度的矢量和,分力和分加速度在各个方向上的分量关系,也遵循牛顿第二定律。
  (6)同一性:a与F与同一物体某一状态相对应。
1.当考察物体的运动线度可以和该物体的德布罗意波长相比拟时,由于粒子运动不准确性原理(即无法同时准确测定粒子运动的方向与速度),物体的动量和位置已经是不能同时准确获知的量了,因而牛顿动力学方程缺少准确的初始条件无法求解。也就是说经典的描述方法由于粒子运动不准确性原理已经失效或者需要修改。量子力学用希尔伯特空间中的态矢概念代替位置和动量(或速度)的概念(即波函数)来描述物体的状态,用薛定谔方程代替牛顿动力学方程(即含有力场具体形式的牛顿第二定律)。
  用态矢代替位置和动量的原因是由于测不准原理我们无法同时知道位置和动量的准确信息,但是我们可以知道位置和动量的概率分布,测不准原理对测量精度的限制就在于两者的概率分布上有一个确定的关系。
  2.由于牛顿动力学方程不是洛伦兹协变的,因而不能和狭义相对论相容,因而当物体做高速移动时需要修改力,速度,等力学变量的定义,使动力学方程能够满足洛伦兹协变的要求,在物理预言上也会随速度接近光速而与经典力学有不同。
  但我们仍可以引入“惯性”使牛顿第二定律的表示形式在非惯性系中使用。
  例如:如果有一相对地面以加速度为a做直线运动的车厢,车厢地板上放有质量为m的小球,设小球所受的合外力为F,相对车厢的加速度为a',以车厢为参考系,显然牛顿运动定律不成立.即
  F=ma'不成立
  若以地面为参考系,可得
  F=ma对地
  式中,a对地是小球相对地面的加速度.由运动的相对性可知
  a对地=a+a'
  将此式带入上式,有
  F=m(a+a')=ma+ma'
  则有 F+(-ma)=ma'
  故此时,引入Fo=-ma,称为惯性力,则F+Fo=ma'
  此即为在非惯性系中使用的牛顿第二定律的表达形式.
  由此,在非惯性系中应用牛顿第二定律时,除了真正的和外力外,还必须引入惯性力Fo=-ma,它的方向与非惯性系相对惯性系(地面)的加速度a的方向相反,大小等于被研究物体的质量乘以a。

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