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1700975386 综合上述理解,第三定律中关于力的指向,常被更明确地表述为“在两物体的连心线上”.顺便一提,“连心线”一说易为初学者误解成非质点性物体间相互作用力存在力心,后文介绍电作用力和万有引力作用时还将具体分析.若把物体理解成质点,心即质点自身,取“连心线”一说便也无妨.
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1700975388 据牛顿的叙述,物体间的作用力,或如图2-1(a)所示的吸引力,或如图2-1(b)所示的排斥力,而无图2-2所示的所谓“横向”分力.
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1700975393 图 2-1
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1700975398 图 2-2
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1700975400 2.1.3 单位和量纲
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1700975402 力学量可分为基本量与导出量两类,时间、长度和质量是基本量,其他的量如速度、加速度、密度、力和冲量、动量、功、能量、力矩、角动量等都是导出量.
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1700975404 基本量的单位称为基本单位,导出量的单位称为导出单位.国际上建议的标准单位制称为国际单位制,简称为SI.在SI中,时间、长度和质量的单位分别是s(秒),m(米)和kg(千克).1千克等于国际千克原器的质量,其实物是一个特制的直径为39mm的铂铱圆柱体,现保存在巴黎国际计量局.导出量的单位可直接用基本量单位组合而成,例如速度、加速度、密度和力的单位分别是m/s(米/秒)、m/s2(米/秒2)、kg/m3(千克/米3)和kg·m/s2(千克·米/秒2).某些导出量有特称的等效单位,例如力的具有专门名称的导出单位为N(牛[顿]),N=kg·m/s2(牛=千克·米/秒2).后文将要述及的功与能量具有专门名称的导出单位为J(焦[耳]),J=N·m(焦=牛·米)=kg·m2/s2(千克·米2/秒2).
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1700975406 SI中基本量时间、长度、质量分别用T,L,M代表,包括基本量和导出量的所有力学量均以Q代表,那么Q总可按L,M,T排序方式表达成
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1700975411 此式称为力学量Q在SI中的量纲式,L,M,T表示基本量的量纲,α,β,γ称为Q的量纲指数.举例如下:
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1700975419 力学(物理类) [:1700973450]
1700975420 力学(物理类) 2.2 相互作用力
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1700975422 2.2.1 基本相互作用
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1700975424 迄今为止,发现自然界中存在着四种基本的相互作用,即万有引力相互作用,电相互作用,弱相互作用和强相互作用.自爱因斯坦始,多数物理学家向往能将这四种作用统一起来.电作用和弱作用已被成功地统一成弱—电作用,进而与强作用统一的工作也已展开,并取得了若干满意的成果.
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1700975426 强作用和弱作用随着距离的增大迅速减弱,即作用力是短程力,作用范围在原子核线度内.宏观物体动力学问题处理中不必计及这两种作用,经典力学基本上不涉及强、弱作用.
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1700975428 电作用和万有引力作用随距离二次方反比衰减,作用力是长程力.两个带电微观粒子间的电作用力远大于万有引力,这就是常说的电作用强度远大于万有引力作用强度的含义.宏观世界中除重力外,常见的力如摩擦力、弹力(绳中张力、地面支持力、弹簧形变力等都是弹力)等均源于电作用力.电荷有两种,同种电荷相斥、异种电荷相吸.宏观物体多呈电中性,其间源于电作用的常见力强度因此明显减弱.万有引力都是吸引性的,物体越大,累加引力越强.地球对地面上宏观物体的引力已强到不让这些物体远离地面的程度,宇观物质团的万有引力更强到能使气态物质凝集成各类星系,甚至还会出现连光线都射不出的强引力天体——黑洞.
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1700975430 ●电作用
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1700975432 电荷有正、负两种,同种电荷相斥,异种电荷相吸.携带电荷的质点,称为点电荷.电荷可量化为带正、负号的电量Q或q,在SI中电量单位为C(库[仑]),是导出单位.图2-3所示,是真空中两个电量分别为Q1,Q2的静止点电荷,其间电作用力可表述为
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