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物质能量惯性第一定律

(2012-03-04 22:46:49)
标签:

牛顿

太阳系

相对运动

宋体

惯性

杂谈

分类: 科学探索

物质能量惯性第一定律

陈波  2012-3-4

物质能量惯性第一定律:任何宏观机械运动的物体都将保持其相对的静止或固有的等速运动状态,除非有外力作用于它迫使它改变那个状态。

该状态属于宏观动能保持不变的状态。在牛顿惯性空间,物体将保持相对的静止或相对的匀速直线运动状态,直到有外力使它改变为止。在平衡力作用下的惯性系统内,物体将保持其等速的运动状态。局部的直线运动的物体将继续保持其匀速直线运动状态,匀速圆周运动的物体将一直保持其匀速圆周运动状态,任何曲线运动的物体也将继续保持其等速的曲线运动状态,直到有外力使它改变为止。

伽利略的惯性实验小球,在小范围内将继续保持其固有的匀速直线运动状态。桌面上的陀螺,如果没有任何的摩擦力,它将永远稳定地旋转下去。

宇宙中的任何稳定天体,在偏心率小到忽略不计的情况下,它们也属于纯粹的惯性运动。

物质能量惯性第一定律

(做椭圆轨道运动的天体则是非纯惯性的,是部分惯性动能与引力场内势能相互间转换的动态能量守恒运动,是动态的能量转换运动。)

但是,在宇宙天体的运动中,天体是否完全地或者部分地受到平衡力的作用只能作相对的区分,区分的原则是对研究能否产生实质性的意义,如果没有实质性的意义,则可忽略不计。

为了计算的方便,通常可以将在平衡力作用下的相对运动问题有限制等价地转移到牛顿空间进行计算。比如我们现实中对任何相对运动的研究,都是属于这类转移的运用。因为在现实中找不到绝对理想的牛顿惯性空间,而现实的旋转运动的空间在局部范围内可以近似地等价于牛顿惯性空间。原因在于我们在通常情况下只研究物质之间的相对关系,而不研究其绝对关系;通常只研究其相对运动,而不是研究其绝对运动。因为牛顿惯性空间是理想的相对运动空间,所以相关相对运动问题在其中所求得的解都是理想地吻合的。

在考虑旋转运动问题时,如果放在牛顿惯性空间考虑却难以得到较为理想的结果——比如行星光环形成的力学原因,太阳系各行星几乎处于同一平面内公转的力学原因,以及内侧天体公转速度必定大于外侧天体的力学原因等,人们至今也没有得到较为满意的解答。

原因就在于相对于轴心的旋转运动与牛顿空间的相对运动存在本质的区别。在第一篇对运动进行定义时,我之所以将旋转运动定义为狭义的绝对运动就是出于这样的缘故,并希望借此将旋转运动与牛顿空间的运动区别开来,以满足在解决相关旋转问题时的需要。

然而,旋转系统问题的完美解答则必须依赖于真实地存在于旋转系统中的惯性离心力。这种力在牛顿的惯性空间是没法得到承认的,而只有在当前的惯性原理的支持下,才有其实在的价值及意义。

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