Miksi Newtonin kolmas laki todella toimii?

user164594 08/13/2017. 10 answers, 18.239 views
newtonian-mechanics forces conservation-laws

Isä selitti minulle, kuinka raketit toimivat, ja hän kertoi minulle, että Newtonin kolmas liikkeen laki toimi täällä. Kysyin häneltä, miksi se toimii ja hän ei vastannut. Olen hukannut yli viikon ajattelemalla tätä ongelmaa, nyt luovun. Voiko kukaan selittää, miksi Newtonin kolmas laki toimii?

Viitaten Newtonin kolmas laki:

Jokaiseen toimintaan on aina vastustettu vastaavanlaista reaktiota: tai kahden ruumiin keskinäiset toimet toistensa suhteen ovat aina yhtäläisiä ja kohdistetaan vastakkaisiin osiin.

4 Comments
David Z♦ 07/31/2017
Koska oli useita kommentteja, joilla ei ollut tarkoitus parantaa virkaa, ja jopa ne, jotka eivät olisi realistisesti aiheuttaneet merkittäviä parannuksia, koska OP ei ole enää läsnä, olen siirtänyt kommentit keskusteluun, joten meillä on kirjaa niistä.
Mauro ALLEGRANZA 08/01/2017
Voit lukea Newtonin alkuperäistä keskustelua lain 3 kanssa . Mutta voitte myös harkita Newtonin laatiman lain nimenomaista käyttöä: meillä on vain vähän tapahtumia: Coroll.3 : Coroll.3 säilyttäminen, Scholium Coroll.6 : kovan kappaleen törmäys ja Coroll.2 Prop.76 : keskinäinen vetovoima. Niinpä hyvin harvoja, mutta hyvin ratkaisevia tapahtumia lain.
Jack R. Woods 08/07/2017
Jos kysymyksesi on "Miksi Newtonin 3. laki selittää rakettien toimivuuden?" sen sijaan, "miksi Newtonin kolmas laki toimii?" sitten "vauhdin säilyttäminen" toimii kuten jäljempänä mainitaan. "Järjestelmä" alkaa raketin ja polttoaineen paikallaan (sen viitekehyksessä). Joten jotta raketti menisi yhteen suuntaan, sinun täytyy "ampua" massaa toisessa suunnassa. (Tämä on Newtonin kolmas laki.) Momentti määritellään massanopeusnopeudeksi (mv), joten raketin massa nousee sen nopeuden "ylös" suuntaan, on yhtä suuri polttoaineen massa kuin polttoaineen nopeus alas suuntaan.
Jack R. Woods 08/07/2017
Yllä oleva selitys on luonnollisesti karkea, koska polttoaineen "lisää" polttoainetta "ylös" suuntaan, kunnes se tulee käyttöön. Karkotetulla polttoaineella on myös nopeuskomponentti, joka on kohtisuorassa raketin suuntaan ja "suoraan alaspäin". Kaiken kaikkiaan tämä on ajatus ja et todellakaan tarvitse käyttää yleistä suhteellisuutta ja kvanttimekaniikkaa, sillä Newtonin lakit olivat riittävän hyviä, jotta saisimme meidät kuuhun.

10 Answers


Cort Ammon 07/28/2017.

Why do you want to know?

Olen tosissani. Tämä on todella tärkeä kysymys. Vastaus todella riippuu siitä, mitä aiot tehdä antamiasi tietoihin.

Newtonin lait ovat empiirinen malli. Newton suoritti joukon tutkimuksia siitä, miten asiat muuttuivat, ja löysi pienen joukon sääntöjä, joita voitaisiin käyttää ennakoimaan, mitä tapahtuu, esimerkiksi lentäen baseballia. Lainsäädäntö "toimii", koska ne ovat tehokkaita maailmankaikkeuden ennustamisessa.

Kun tiede oikeuttaa lauseen, kuten "raketti nousee", se tekee niin sellaisia ​​asioita, joiden oletamme olevan totta. Newtonin laeilla on valtava jäljitys muille esineille, joten on erittäin todennäköistä, että ne toimivat myös tämän raketin hyväksi.

Kuten käy ilmi, Newtonin lait aren't todellisuudessa maailmankaikkeuden perustavia lakeja. Kun opit suhteellisuudesta ja kvanttimekaniikasta (QM), huomaat, että kun työnnät luontoa ääripäisiin, Newtonin lait eivät ole quite oikeita. Ne ovat kuitenkin poikkeuksellisen hyvä lähestymistapa siihen, mitä todella tapahtuu. Niin hyvä, että emme usein edes vie aikaa perustelemaan niiden käyttöä, ellemme astu sisään todella outoihin ympäristöihin (kuten alatomiesmaailma, jossa QM hallitsee).

Tiede on aina rakennettu olettamuksemme päälle, ja se aina yrittää haastaa nämä olettamukset. Jos sinulla olisi matemaattinen tausta, voisin osoittaa, kuinka Newtonin kolmas laki voidaan selittää QM: n approksimaatioksi, koska kohteen koko muuttuu suureksi. Lopulta kuitenkin päättyy matala matematiikka ja polttava kysymys: "miksi QMit toimivat." Sinun tarvitsee vain korvata yksi kysymys toisen kanssa.

Joten missä se jättää sinut? Se riippuu siitä, mitä todella haluat tietää ensin. Yksi lähestymistapa olisi yksinkertaisesti hyväksyä, että tutkijat sanovat, että Newtonin kolmas laki toimii, koska se on testattu. Toinen lähestymistapa olisi oppia paljon ylimääräistä matematiikkaa oppimaan, miksi se toimii QM-näkökulmasta. Se vain lyö alas tiellä hieman, kunnes voit todella puuttua QM-kysymyksiin.

Kolmas vaihtoehto olisi kokeilla sitä itse. Tiede on rakennettu tutkijoille, jotka eivät ottaneet yrityksen sanan nimellisarvoon, menivät ulos ja osoittivat sen itselleen, oikeiksi tai vääriksi. Suunnittele oma kokeilu, joka osoittaa Newtonin kolmannen lain tekoja. Mene sitten ulos ja yritä selvittää syitä, jotka eivät ehkä toimi. Testaa ne. Suurin osa ajasta, huomaat, että laki pysyy täydellisesti. Kun se ei pidä kiinni, palaa tänne kokeilusi kanssa, ja voimme auttaa sinua oppimaan, miten selität tuloksesi.

Se on tieteenala. Tiede ei ole luokkahuoneesta täynnä yhtälöitä ja kotitehtäviä. Kyse on siitä, että tiedemiehet kyseenalaistavat kaiken maailmansa ja testaavat sitä järjestelmällisesti tieteellisellä menetelmällä!

1 comments
2 David Z♦ 07/30/2017
Olen poistanut joukon kommentteja, jotka eivät edistä vastauksen parantamista.

probably_someone 07/25/2017.

Newtonin kolmas laki on välitön seuraus vauhdin säilyttämisestä, mikä tarkoittaa lähinnä, että eristyneessä järjestelmässä, jolla ei ole nettovoimaa, momentti ei muutu. Tämä tarkoittaa sitä, että jos muutat kohteen kohteen vauhtia, toisen kohteen voiman on muututtava päinvastaiseen suuntaan kokonaisnopeuden säilyttämiseksi. Voimat aiheuttavat momentin muutoksia, joten jokaisella voimalla on oltava vastakkainen reaktio.

Rakettiesimerkissäsi raketti ja sen päästävä polttoaine muodostavat erillisen järjestelmän. * Pakeneva polttoaine oli alun perin levossa ja nyt liikkuu hyvin nopeasti, joten on selvää, että sen vauhti on muuttunut. Joten raketti, joka on ainoa järjestelmällinen objekti, on myös muutettava vauhtiaan vastaamaan nopeasti liikkuvan kaasun. Tällöin raketti kohdistaa voimansa kaasuun, joka tuottaa yhtä suurta ja vastakkaista voimaa rakettilla.

Mutta nyt voit kysyä:

Why is momentum conserved?

Vauhdin säilyttäminen tulee ajatuksesta nimeltä Noether's Teorem, jossa todetaan, että yleissuojelulainsäädäntö on suora seuraus fyysisten järjestelmien symmetriiveistä. Erityisesti vauhdin säilyttäminen tulee translation symmetry . Tämä tarkoittaa, että järjestelmän käyttäytyminen ei muutu, jos valitset uuden alkuperän koordinaateille (laitetta eri tavalla, järjestelmän käyttäytyminen riippuu vain sen osista suhteessa toisiinsa). Tämä symmetria esiintyy kaikissa eristetyissä järjestelmissä, joilla ei ole nettovoimaa, koska se on itse asiassa tilan symmetria. Järjestelmän käännössymmetria on seurausta homogeneity of space , mikä tarkoittaa, että tila on "sama kaikkialla" - sauvan pituus ei muutu, jos laitat sen toiseen paikkaan.

Mutta nyt voit kysyä:

Why is space homogeneous?

Klassisessa mekaniikassa tämä on yksi perusedellytyksistä, joiden avulla voimme tehdä jotain muuta. Todellisuudessa yleisen suhteellisuuden mukaan avaruus ei tosiasiassa isn't homogeeninen - se käy massiivisten esineiden läsnäollessa. Mutta yleensä se on riittävän lähellä homogeenista, että klassinen mekaniikka toimii hyvin (painovoima on varsin ilmeisesti heikko), joten homogeenisuuden oletus vallitsee.

* Tämä ei ole vakavuuden takia. Jos painovoima sisältyy, eristetty järjestelmä sisältäisi muut painovoimaiset massat.

5 comments
24 user2357112 07/25/2017
Noetherin lauseen kutsuminen voisi olla myös taikuutta täällä. Käännössymmetrian ja vauhdin säilyttämisen välinen yhteys on äärimmäisen epäselvää, ja vaikka hyväksytte, että säilyttämislainsäädöt ja fyysiset symmetria ovat yhteydessä toisiinsa, on epäselvää, miksi momentum olisi käännössymmetrian tuloksena säilynyt asia. (Myös kyselijä on näennäisesti 10.)
2 Cort Ammon 07/25/2017
Ja laajentamalla käyttäjää2357112: n kohta, seuraava kysymys "miksi Lagrangian mekaniikka toimii" on melko tuskallinen paikka mennä. Sanotaan, että tämä on vastaus, I haluaisin kuvitella, en vain tiedä haluaisinko selittää sen 10-vuotiaalle!
12 probably_someone 07/25/2017
@ user2357112 Jos sinulla ei ole maagista tapaa selittää miksi vauhti säilyy, olisin iloinen kuullessani sen. Noetherin teoreema on ainoa tapa, jolla voin ajatella yhdistelemästä suojelulainsäädäntöä ilmeisiksi avaruuden ominaisuuksiksi kutsumatta suoraan Lagrangian mekaanikkoa (koska se laajentaisi vastaukseni oppikirjan kokoon). Kokemukseni mukaan on helpompaa vain hyväksyä, että jotkut matemaatikot panostavat paljon tekemään tuloksen, kuin yrittämään sen selvittämistä selvittämällä johtamisen pahasti.
8 jamesqf 07/26/2017
@probably_someone: Mutta kaikki tulee alas siihen, että "miksi" kysymykset ovat pohjimmiltaan vastaamattomia. Se on juuri niin kuin maailmankaikkeus toimii.
24 probably_someone 07/26/2017
@ jamesqf Olen eri mieltä. Kysymykseen "miksi" on kolme mahdollista vastausta: 1. Kyseinen asia johtuu jostakin muusta, perustavemmasta käsitteestä; 2. Kyseessä oleva asia on yksi niistä olettamuksista, joiden avulla voimme ennustaa oikein loput todellisuudesta; 3. Kyseistä asiaa on kokeellisesti havaittu totta. Kysymysten merkitseminen "vastattavaksi" johtaa ihmisiä alentamaan fysiikan päätelmiä.

Dvij 07/26/2017.

Miksi Why on hyvä asia kysyä fysiikassa?

Vaikka melkein kaikki vastaukset ja kommentit väittävät, että ei ole oikeaa tilaa selittää why jotain tapahtuu tai on fysiikassa, se ei tietenkään ole totta. Voit selittää, miksi tämä tai tämä laki on fysiikassa - eikä pelkästään triviaalilla tavalla, joka sanoo, "koska havaitsimme, että sitä noudatetaan kokeissa". Se on sosiologinen syy siihen, miksi kirjoitimme siitä papereita ja miksi sisällysimme sen oppikirjoihinmme. Se ei oikeastaan ​​selitä itse lainkaan siitä, why se toimii. Kuten Feynman selittää tässä videossa kauniisti (tai kuten Weinberg on selittänyt monissa paikoissa tässä fantastisessa kirjassa ), merkitys why on hieman hankalaa liiketoimintaa Fysiikassa seuraavista syistä: Lopulta, kuten toisessa vastauksessa mainitaan, selitämme että tietty laki perustuu johonkin perusoikeuteen, jota emme tiedä miksi toimii. Tämä herättää kysymyksen siitä, olimmeko todella selitetty mitään. Vastaus ainakin tiedemiehille on ilmeisimmin kyllä. Sillä, mitä me kutsumme perusoikeuksiksi, voimme selittää kaikki muut lait vähäisessä määrin ja näin ollen ne ovat syy, why kaikki muut lait toimivat.

Tarkoitan, että se voidaan visualisoida selkeästi seuraavalla tavalla: Oletetaan, että sinulla on 100 dollaria eri työlainsäädäntöä erilaisille asioille. Sitten yksi mukava päivä, huomaat, että on olemassa yksi laki, joka ei ole vain matemaattisesti fiksu uudelleenkirjaus niille $ 100 $ -lakeille yhdellä rivillä, mutta on todella erilainen yksittäinen laki, joka toistaa kaikki nämä $ 100 $ -lakiin ja tuottaa myös muita $ 200 $ -lakeja (joita et tiennyt aiemmin, mutta löysit ne totuudenmukaisiksi tarkistettaessa, kun sait tietää, että tämä uusi magical yksittäinen laki ennustaa niiden olevan lakeja lukuun ottamatta aiemmin tunnettuja $ 100 $ -lakeja). Jokainen loogisesti puhunut henkilö kutsuttaisi äskettäin löydettyyn yksittäiseen lakiin kaikkien näiden $ 300 $ -lakien syyksi. Meillä on vielä odottamaton työ selittää tätä uutta lakia (jota emme tiedä onko mahdollinen vai ei), mutta olemme varmasti selittäneet näiden $ 100 + 200 $ -lajien alkuperä hyvin tieteellisellä tavalla. Kun (ja jos) jotenkin selitämme uuden lain alkuperää, selitämme, why nämä 300 dollarin lakit toimivat paremmin, mutta tämä ei osoita, että aikaisempi selvitys siitä, why nämä lait toimivat, ei ollut selitys lainkaan.

Kysymys siitä, Why Newtonin kolmas laki toimii

Annan selityksen siitä, miksi se toimii, mikä voidaan selittää perusteellisemmin perustuen luonnollisimpiin puitteisiin, joita tunnemme tänään, standardimallilla ja yleisellä suhteellisuudella. Mutta pysyn melko klassisen selityksen sisällä, miksi Newtonin kolmas lainsäädäntö toimii.

Ensinnäkin se doesn't toimi koko ajan! Mielestäni tämä on kenties kaikkein huomiotta ja vähäisempi piirre Newtonin lakien hajoamisesta. Tulen tänne myöhemmin. Haluan ensin selvittää, miksi se toimii, kun se toimii, ja se tulee ilmeiseksi, kun sen ei pitäisi toimia.

Tarkastellaan hiukkasten järjestelmää. Tässä universumissa on jotain nimeltään momentum , joka säilyy kaikissa prosesseissa, jotka tapahtuvat (linkin tarkoituksena on selkeyttää, miten ajatellaan, miksi tietyt määrät määritellään niiden määrittelemiseksi). Ja kaikilla hiukkasilla on tietty hyvin määritelty vauhti. Nyt on havaittu, että ulkoisen vaikutuksen vaikutus partikkeliin, jota kutsumme force , on kuinka nopeasti hiukkasen voimakkuus muuttuu (jotkut lukijat tietävät, että tämä on toinen laki, mutta ei sekoittaa sen määritelmän sijaan lain, katso linkitetty vastaus). Katsokaa nyt kahta hiukkasia vuorovaikutteisesti jossain määrin. Koska kokonaisnopeuden on oltava vakio koko ajan, yksi hiukkanen saa vauhdin juuri samalla nopeudella kuin toinen hiukkanen menettää sen. Koska voima on yksinkertaisesti tämä nopeus, jossa hiukkanen muuttuu vauhtiaan, jos jommankumman hiukkasen voima on yhtä suuri kuin jokin määrä, eli $ F $, niin se on $ -F $ toisen hiukkasen suhteen, koska muutokset näiden hiukkasten momenta on vain päinvastainen minkä tahansa aikavälin aikana.

Nyt edellä mainittu päättelyn muoto hajoaa, jos meillä on jotain muuta kuin hiukkasia, joilla voi olla vauhtia. Operaation voi olla vaikea visualisoida (mutta ei ole muuta), jotain nimeltään sähkömagneettiset kentät, joita ei ole tehty hiukkasista (ainakin klassisesti). Ne ovat vain joitain asioita, jotka ovat olemassa maailmankaikkeudessa erillään hiukkasista. Ja olemme huomanneet, että näillä kentillä voi olla myös vauhtia. Niinpä vuorovaikutuksen aikana hiukkasten kanssa ne voivat siirtää joitakin momenttia (jossain mielessä), että näillä hiukkasilla oli. Newtonin kolmannella lailla ei yksinkertaisesti ole mitään syytä olla voimassa tässä tapauksessa, eikä se ole yleisesti ottaen pätevä näiden kenttien vuorovaikutukseen hiukkasten kanssa .

Edit

Huomaa, että se tosiseikka, että tiedämme, miksi tietyt lait toimivat, on fyysiksen hyvin ymmärretty tosiasia. (Joissakin mielessä näin ollen) Tiedämme, milloin tietty päättely tai laki ei oikein selitä, why toinen laki toimii, vaikka aiempi laki toistaa myöhemmin. Tärkeimpiä esimerkkejä ovat tapaukset, joissa edes myöhempi toistetaan ensimmäiset ja kaksi ovat ekvivalentteja (tai kaksi). Huomaa, että pelkästään newtonilaisessa mekaniikassa ei olisi voinut tunnistaa vauhdin säilyttämistä koskevaa lakia syvemmältä lainalta, koska molemmat "Noether-lauseet" ja "havainto, että aloilla on vauhtia" puuttuvat. Tällaisessa skenaariossa, Newtonin toisen lain mukaan sekä Newtonin vauhdin että Newtonin kolmas laki ovat todella toisiaan kaksimielisiä, eikä yksikään niistä selitä, miksi joku niistä on . Tämä tekee siitä jopa selvemmäksi, että jotain objektiivista ja selkeää merkitystä kun sanomme jotain selittää, miksi jotain muuta pitää.


Jorge Perez 07/31/2017.

Newtonin kolmas laki toimii, koska maailmankaikkeus yrittää olla oikeudenmukainen. Jos työnnät jotain vastaan, ei ole mitään järkeä, ettei se ajaisi sinua vastaan. Sinun kätesi työnnetään pöydälle, ja pöytä työntyy takaisin yhtä kovaa kättäsi vastaan. Jos se ei työnnyt takaisin, käsi siirtyisi suoraan pöydän läpi. Maailma lakkaisi kirjaimellisesti ilman tätä lakia.

Asiat eivät mene toistensa läpi. Uimuri menee veden läpi; voit kulkea ilman läpi koko ajan. Mutta molemmissa tapauksissa asiat kirjaimellisesti pomppivat sinusta. Ilmamolekyylit pomppivat pois kehostasi liikkuessasi, ja vesimolekyylit pomppivat pois kehosta kun ui. Sekä ilma että vesi työntävät sinua vastaan ​​yhtä kovaa kuin painat niitä. Siksi tunnet vastarintaa yrittäessäsi kävellä tuulta vastaan ​​tai miksi se on paljon vaikeampaa juosta veteen, sitä syvemmälle se on.

5 comments
10 JimmyJames 07/27/2017
Luulen, että olet oikealla tiellä. Etkö ole varma sanan "fair" käytöstä? Olen melko varma, että maailmankaikkeus ei anna nuolemaan oikeudenmukaisuudesta.
2 Jorge Perez 07/27/2017
Olen ottanut fysiikan, ja tiedän, miten se toimii, mutta yritän selittää sitä 10-vuotiaalle.
2 JimmyJames 07/27/2017
Oikein ja kaikista vastauksista mielestäni tämä on parasta tähän mennessä. Ehdotan vain, että "oikeudenmukainen" ehdottaa aikomusta ja voisi estää ymmärrystä. Se on 10-vuotias, kyllä, mutta se, joka kysyy melko älykäs kysymys.
1 Vaibhav Garg 07/28/2017
Tämä on ainoa vastaus, joka puhuu 10-vuotiaalle. Minulla on poika, joka on 9, ja minulla on melko hyvä käsitys käsitteellisestä kehyksestä, jonka mukaan lapset ikäisensä rakentavat tässä vaiheessa ikäisensä. Kaikki "filosofia" ja "vauhti" vastaavat vain muddy vedet.
1 Dvij 07/31/2017
Toinen asia: "Jos se ei työnnä takaisin, käsi siirtyisi suoraan pöydän läpi." Totta. Mutta se ei selitä, miksi kolmas laki toimii, ellei olette sitä, että asiat eivät pääse läpi toisiaan, on luonnon perustavanlaatuinen sääntö. Mutta kuten näette, sen lisäksi, että se on kaukana perussäännöstä, se ei ole edes yleisesti totta. Asiat menevät toistensa läpi koko ajan. Oletko koskaan yrittänyt käydä läpi huoneen täynnä ilmaa? ;-)

Mayou36 07/28/2017.

No !

Kukaan ei voi selittää, why se toimii. Ihmiset voivat vain selittää, how se toimii. Mutta se on täysin erilainen tarina. He voivat käyttää yleisempiä periaatteita (yritä kysyä tätä kysymystä GR: n, mekaniikan tai vastaavan pitkälle kurssille!), Mutta tällainen vastaus ei edistä "miksi". Jos olet kiinnostunut matematiikasta, voit tarkastella Noether-lause ja symmetries teoreettiselle selitykselle (joka ei vieläkään vastaa täysin miksi).

Miksi: Kolmas laki on vain havainto. Laki pitää any ei-relativistisessa kehyksessä (pysykäämme suhteettomia, jotta asiat yksinkertaisemmiksi, periaatteet ovat samat). Kukaan ei ole vielä löytänyt vasta-esimerkkiä, etkä voi myöskään odottaa löytävän sitä. Yleisemmin voitaisiin sanoa, että kolmas laki on erilainen momentin säilyttämisen muotoilu.

Miksi siellä on olemassa fyysisiä lakeja? Miksi on olemassa universumi eikä mitään? Todennäköisesti ei ole vastauksia tällaisiin kysymyksiin.

Fysiikan tavoitteena on kuvata ympärillämme olevia esineitä yksinkertaisimmillaan ja ennustaa niiden käyttäytymistä. Niinpä fysiikka on hyvä muuntelemalla why kysymyksiä kysymyksiin. Siksi kysyä how monta kysymystä on mahdollista!

Lisäksi riippumatta siitä, mikä fyysinen laki ilmenee, on mitätöitävä, jos havaitaan vastakkaisia ​​todisteita. Kukaan ei ole onnistunut löytämään Newtonin kolmannen lain vastaista näyttöä, vaikka hänellä ei ole mitään käsitystä siitä, miksi se toimii. Ja siksi se on totta.

Mutta säilyy kysymyksenne ja kiinnostuksenne mukaan, se on oikea tapa oppia tieteen!

3 comments
1 Dan Henderson 07/27/2017
Vaarana on olla kokonaan tangentiaalinen: why on kysymys syystä ja vaikutuksesta, joka avaa oven (tai minun pitäisi sanoa, kanin reikä?) Keskusteluihin suhteellisesta samanaikaisuudesta.
Dawood ibn Kareem 08/12/2017
Tämä on hyvä vastaus, koska se keskittyy fyysisten lakien havainnointiin. Kuvittele maailmankaikkeus, jossa Newtonin lait eivät ole (tai eivät ole arkipäivän makroskooppisten asioiden tasolla). Kysymys siitä, kuinka me tiedämme, että meillä on this maailmankaikkeus, ei that (ei-newtoniläinen) yksi on vain yksi vastaus - olemme tehneet paljon havaintoja. Kysymys " why meillä on this maailmankaikkeus, ei that (ei-newtoniläinen) yksi" ei kuulu fysiikan soveltamisalaan. Ehkä filosofialla on vastaus tai uskonto, mutta ei tiedettä. Newtonin lait ovat yksinkertaisesti kuva universumista, jota meillä ei, ei ...
Dawood ibn Kareem 08/12/2017
... oireyhtymä, joka vaatii selityksen.

Daniel Mahler 07/28/2017.

Fysiikka ei voi viime kädessä vastata tällaiseen miksi kysymys, mutta tässä on kaksi tapaa ajatella sitä:

yksinkertainen tapa

Mikä se merkitsisi kovaa jotain, jos se ei painostanut yhtä kovaa? esim. Kuinka kovaa voit työntää ilmaa kädelläsi?

vaikeampi tapa

Kolmannen lain matemaattisesti vastaa (ja niin vaatii) vauhdin säilyttämistä. Tämä luonnollisesti johtaa kysymykseen Why is momentum conserved? . Tätä voidaan vastata osittain Noetherin lauseella ja avaruuden symmetrialla. Jos olet 10-vuotias, niin ymmärrys Noetherin teoreemeista tulee olemaan suuri haaste, mutta jos haluat "miksi" kysymyksiä, ne ovat yksi lähimmistä asioista fyysikon on vastattava. Tässä tapauksessa se pohjimmiltaan sanoo, että koska fysiikan lait, kuten kartesian koordinaatteina ilmaistut, ovat samat riippumatta siitä, mihin olet asettanut alkuperän (koordinaattijärjestelmä ja sen alkuperää on mielivaltainen keinotekoinen keksintö), matemaattisesti sitä, että vauhti on säilytettävä. Sen argumentin logiikan perusteella, joka oikeuttaa sen, joka edellyttää fysiikan Lagrangian muotoilun ymmärtämistä.


Yashas 07/26/2017.

Newtonin kolmas laki on tarkistus vauhdin säilyttämisestä tai kenties välittömän seurauksen vauhdin säilyttämistä koskevasta laista.

Voimme ymmärtää sen matemaattisesti melko helposti. Tässä postissa annettu matemaattinen kuvaus ei ole tiukka, vaan riittää antamaan intuitiota, jota tarvitaan suhteen ymmärtämiseksi.


Newton's second law: definition of force

Newtonin toinen laki määrittelee voiman vauhdin muutosnopeudeksi. Se voidaan ilmaista matemaattisesti seuraavasti:

$ \ vec {F} = \ frac {d \ vec {p}} {dt} $$

jossa $ p $ on vauhti ja $ t $ on aika.

$$$$ Newtonin kolmas laki ja vauhdin säilyttäminen

Harkitse kaksi eristettyä kohdetta $ A $ ja $ B $. Olkoon objekti $ A $ anna voima $ \ vec {F_ {AB}} $ objektille $ B $.

Koska $ \ vec {F_ {AB}} $ on ainoa objektiin $ B $ vaikuttava voima, kohteen vauhti muuttuu seuraavasti:

$ \ vec {F_ {AB}} = \ frac {d \ vec {p_B}} {dt} $$

Kun vauhti säilyy, jos kohteen $ B $ momentti muuttuu nopeudella $ \ vec {F_ {AB}} $, jonkin muun vauhdin täytyy muuttua $ - \ vec {F_ {AB}} $ .

Ainoa muu kohde, joka voi menettää vauhtia meidän tapauksessamme (kahdesta eristetystä esineestä) on kohde $ A $. Siksi kohde $ A muuttaa vauhtiaan $ - \ vec {F_ {AB}} $: n nopeudella.

No, voimme soveltaa Newtonin toista lakia uudelleen. Jos kohteen vauhti muuttuu $ - \ vec {F_ {AB}} $: n nopeudella, niin verkon on oltava $ - \ vec {F_ {AB}} $.

$ \ vec {F_ {BA}} = - \ vec {F_ {AB}} $$

($ \ Vec {F_ {AB}} $) on vastaava ja vastakkainen reaktio ($ - \ vec {F_ {AB}} $ tai $ \ vec { F_ {BA}} $).

5 comments
11 I wrestled a bear once. 07/26/2017
Dude on kymmenen vuotta vanha ....
6 Yashas 07/27/2017
SE: lle lähetetyt vastaukset ovat laajempaan yhteisöön. Ei ole mitään sääntöä, että vastaus on ehdottomasti rajoitettava OP: n vaatimuksiin. Lisäksi olen ilmaissut matemaattiset lausunnot lauseissa.
2 Dan Henderson 07/27/2017
@ Yasas Toivon enemmän vastauksia, että niiden matematiikka. Näen paljon vastauksia Texin kanssa enemmän kuin tekstiä ja silmäni ovat juuri sellaisia, jotka eivät pääse lakkaamaan (en tiedä miten lukea joitakin monimutkaisempia merkintöjä, kuten Σ).
Yashas 07/28/2017
Vaikka kaikki tämän vastauksen matematiikkaosa olisi poistettu, se olisi vastaus. Vastauksessa ei juuri ole mitään vakavaa matematiikkaa; matemaattinen osa on täydentävä. Matemaattiset ilmiöt eivät ole yksinään seisomassa; jokainen matemaattinen ilmentymä on selitetty. Vaikka 10-vuotiaat eivät ymmärrä merkintää, he ymmärtävät idean (voivat myös arvata, mitä matemaattiset symbolit merkitsevät, koska jokainen matemaattinen lausunto on saanut riittävän selityksen).
1 Russell McMahon 07/31/2017
@Painin kerran karhun kanssa. Koska WAS oli 10 vuotta vanha. Sanoin, että hänen tilinsä poistettiin, koska sääntöjen mukaan hänen on oltava vanhempia. Vastaukset on osoitettava tosiasiallisille tai fiktiivisille> 10-vuotiaille. Todennäköisesti.

Narasimham 07/25/2017.

Jos kaksi static forces toimivat tasapainottamalla toisiaan, ei ole seurausta liikkeestä. Ei ole myöskään tulosta.

Kuitenkin, jos dynaaminen voima vaikuttaa mihin tahansa kehoon, sen reaktio tulee vain esineen liike (dynamiikka) avulla. Voimme sanoa, että se vastaa voimaa ja toisen kuvitellun staattisen D'Alembertin voiman vastakkaiseen suuntaan. Tämä on perusero staattisen ja dynaamisen voiman ja syrjäyttämisen välillä.

Toinen tällainen esimerkki on putoava runko. On olemassa voima as well as syntyvä liike.

Lukuun ottamatta energianlähdettä vapaasti putoava runko (painovoima) ja raketti (karkotettu polttopolttoaine) toimivat dynaamisesti samalla tavalla.


MCon 07/28/2017.

Otetaan hyvin erilainen lähestymistapa muista vastauksista, jotka ovat yleensä erittäin hyviä. Minä vain hahmotellaan; jos joku on kiinnostunut, vain pudota kommentti ja yritän löytää aikaa kehittää (huomaa: en ole englanti äidinkieli niin kieli voisi olla "hieman pois", kannata minua).

  • Tiede on itse asiassa menetelmä, jota käytämme ympäristössämme.
  • Tämä menetelmä perustuu two itsenäiseen mutta vuorovaikutteiseen tieteenalaan:
    1. Kokeellinen tiede.
    2. Tarkka (usein kutsutaan "teoreettiseksi") tiedoksi.
  • Kokeellinen yrittää kokeilla Luontoa kokeilla, kuten peli, jossa esität erityisiä kysymyksiä selvittääksesi, mikä on piilotettu esine.
  • Exact Science, OTOH, has nothing to do with the real world ; se on matemaattinen konstrukti, joka alkaa joukosta postulaatteja ja johtavista ominaisuuksista teoreemojen (tai vastaavien matemaattisten johdannaisten kautta) kautta.
  • Ne kulkevat rinnakkain ja eivät koskaan häiritse directly .
  • Se, mikä pitää nämä kaksi "rinnakkain" ja estää heidät erottamaan (liikaa) on todella miehiä; tutkijat ovat usein "vaihtamassa junaa" tai kommunikoineet muiden junien kanssa matkustavien kollegojen kanssa.
  • Ihmiset kokeilevat yrittävät ymmärtää, mitä "postulata" voisi selittää havaitun käyttäytymisen.
  • Teoreettisen työn tekijät yrittävät "ennustaa", mitä tapahtuu, on erityisiä (usein "outoja") tapauksia valituissa puitteissa ja pyytää kokeilijoita tarkistamaan.
  • Division ei ole koskaan koskaan niin terävä, mutta on hyödyllistä ymmärtää taustaa.
  • Newtonin "lait" eivät ole mitään muuta, eikä mikään muu kuin postulates hän rakensi juuri Exact Science: klassista fysiikkaa. Heillä on täsmälleen sama rooli Euclidin "Viisi postulaatista": ne ovat perusta, jolla rakennetaan täysin abstrakti rakentaminen.
  • Euklid Geometria teki hienon työn, jotta voimme ymmärtää ja manipuloida ympäristöämme, mutta eivät ole ainoita, joita voidaan käyttää (katso: bourbakismi ) ja muut ei-euklidiset geometrit ovat mahdollisia (ja luultavasti paremman kuvan todellisuudestamme).
  • Samaa voidaan sanoa klassiselle fysiikalle, joka on "tarpeeksi hyvä" laskemaan kulkureitit kuun ja sen ulkopuolella, mutta modernit teorit ovat korvanneet niitä (esim. Relativistinen mekaniikka ja kvanttimekaniikka).
  • Kun jotain tällaista tapahtuu, on hyvin harvinaista, että "vanha teoria" on täysin diskreditoitu, mitä tavallisesti tapahtuu, siitä tulee uuden, yleisemman teorian "erityiskysymys"; Edelliset postulates on siten "johdettu" ja "selitetty" uusilla, joten ne eivät näytä enää postulata, vaan niitä "osoitetaan"; "esittely", kuitenkin lopulta asuu toisessa ryhmässä epävailättömiä väitteitä.
  • Viime kädessä syy siihen, miksi tiettyjä postulaatikoita valitaan, johtuu siitä, että kokeilemme osoittavat tuohon suuntaan; Newtonin kolmannen lain mukaan on helppo nähdä, mitä tapahtuu, jos heität baseballpallon, kun seisot luistimilla (ja hallitse, ettet pudota). Muiden postulataattien johtaminen on monimutkaisempi asia ja se etenee olennaisesti kokeilu-ja -virheiden avulla (eli tiedät, että tietty määrä "tosiasioita" on totta ja mukauttaa olettamuksiasi näiden tulosten saamiseksi). Tästä syystä on ratkaisevan tärkeää "ennustaa" jotain ei-ilmeistä ja vielä ei-havaitun "tosiasia" teoreettisi validoimiseksi (eli palaamaan Experimental Science -junaan).
5 comments
1 MCon 07/28/2017
Voinko tietää syyt downvoting, kiitos?
chuxley 08/08/2017
Luultavasti julisteen ikä. Se on pitkä vastaus, joka menisi nuorempien julisteiden päähän. Juliste on 10 vuotta vanha. Joka tapauksessa olen eri mieltä "tarkasta" teoreettisesta tiedosta. Joka tapauksessa; tämä koko vastaus voidaan todella vain kiehua alaspäin osoittamalla ero empiiristen lakien ja tieteellisten mallien / "teorian" välillä.
MCon 08/08/2017
@chuxley: kiitos. Olisin kiinnostunut siitä, miksi olet "eri mieltä", mutta luulen, että tämä ei ole paikka keskustella. Onko mitään tapaa tehdä se "yksityisesti"? (jos olet kiinnostunut myös tietysti)
chuxley 08/08/2017
Varma. Onko mahdollista lähettää yksityisiä viestejä täällä? Jos on; lähetä minulle yksi ja voimme keskustella siitä. Jos ei, lähetän sähköpostini täällä.
MCon 08/08/2017
@chuxley: AFAIK: ssa ei ole PM pinoon vaihdossa. On olemassa useita chat-huoneita (fysiikka on chat.stackexchange.com/rooms/71/the-h-bar ), mutta sinun täytyy olla samassa sulakkeessa (ja aion lyödä säkkiä, huomenna tulen lentokoneessa). Minun hauska osoite on: ziobyte at gmail dot com ... mutta seuraavina päivinä olen erittäin kiireinen. Kiitos.

PStag 07/25/2017.

Jos kuvitat jousen työntämistä kahden sormen väliin, jousi painaa jokaisessa sormessa sama määrä. Samoin kädelläsi, jos työnnät jotain vastaan, joka yksinkertaisesti tasoitat kätesi, kätesi työntää sinut pois esineestä.

Sama koskee rakettia, kun polttoaine räjähtää, se työntyy ulos kaikissa suunnissa. Räjähdys työntää rakettia niin paljon kuin se työntää maata alaspäin.

2 comments
5 Beanluc 07/25/2017
Ei, ei maata. Pakokaasun massa.
4 Michael Kjörling 07/26/2017
Rocket-polttoaine ei yleensä räjähtä. Räjähteiden polttoaineen räjähdys lähes aina johtaa siihen, mitä kutsutaan joskus nimellä RUD, joka tässä tapauksessa on pikemminkin rapid unplanned disassembly . Rocket-polttoaine combusts kontrolloidussa reaktiossa (heck, Wikipedia-artikkelissa palamisesta on jopa LH2 / LOX-raketin 2H2 + 02-2H20, vaikkakin kaasumaista, esimerkkinä). Ja tietenkin suuttimen koko tarkoitus on ohjata laajenevien kaasujen voimaa, mikä aiheuttaa moottorin (ja siten raketin, johon se on kiinnitetty) liikkua haluttuun suuntaan.

Related questions

Hot questions

Language

Popular Tags