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经典力学中(2.3)式与(2.2)式是等价的.(2.3)式是常用的表述式,以它为基准,对第二定律内涵的逻辑关系给出这样的诠释:(2.3)式是对m,F度量的定义式,实验对此定义的认可使其成为定律.
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定义性内容1 选定某个物体P0,规定它的质量为1个单位,记作m0.使用诸如弹簧之类的施力装置Q,当作用于P0的力使得P0产生的加速度a0的大小恰为1个单位,便规定所施力F0的度量值为1个单位,F0的方向取为a0的方向.保持a0的大小,改变a0的方向,可得不同方向的F0.
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实验验证1 每一方向F0对应Q所处状态记为q0k,如果实验中每一方向F0与q0k间有恒定的一一对应关系,则称这样的施力装置为标准施力装置.实验表明,在足够精确的意义下,这样的装置是存在的.实验表明,由标准施力装置Q所得
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关系,无论物体P0在何处、何时,无论P0处于何种运动状态,都是一致的.这可简单地表述为:此关系式具有空时无关性及运动状态无关性.
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(2.2)式的空时无关性及运动状态无关性的实验验证,将自然延续于后继内容,不再复述.
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定义性内容2 标准施力装置Q对任一物体Pi施力F0,若使Pi产生加速度ai,则规定Pi的质量为a0/ai个单位,即有
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实验验证2 所得ai方向必定与F0方向一致,无论F0取何方向,ai值相同.
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定义性内容3 标准施力装置Q对物体P0所施力,若使P0产生加速度aj,则规定所施力Fj的大小为aj/a0个单位,方向取为aj的方向,即有
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保持aj的大小,改变aj的方向,可得不同方向的Fj.
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实验验证3 每一方向Fj对应标准施力装置Q所处状态记为qjk,实验表明,每一方向的Fj与qjk有恒定的一一对应关系.
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实验表明,力Fj作用于质量为mi的物体,产生的加速度必为
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附注 m既是标量,又是广延量,F因ma而为矢量.
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物体质量m的度量值与物体运动状态无关,使得在不同参考系m的度量值相同,这就是m的标量性.m是广延量,意指质量分别为m1和m2的两个物体组合成的大物体其质量必为m1+m2;反之,质量为m的大物体分成两个物体,若其中一个质量为m1,则另一个的质量必为m-m1.
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(2.2)式既为F定义式,而m是标量,a是矢量,F便因此成为矢量.由a=dv/dt和v=dr/dt,可知a的矢量性归结为r的矢量性,于是可以说F的矢量性也归结为r的矢量性.
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m的标量性已给出实验验证,m的广延性和F的矢量性,均需给出相应的实验验证.
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实验验证4 实验表明,任一F使任一m1物体与任一m2物体的组合体产生的加速度必为
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任一m物体分成两个小物体,若其一质量为m1,则任一F使另一小物体产生的加速度必为
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