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数学推导证明牛顿第一、三定律

(2020-05-03 08:44:24)
标签:

理论研究

学术研究

分类: 物理理论

一、证明牛顿第三定律

    牛顿第三定律的描述:相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,数学表达式为F1=-F2。我们设两个物体的初始状态:M1V1M2V2,相互作用后状态为:M1V12M2V22,这两个物体相互作用只受相互作用的内力(即作用力、反作用力),所以动量守恒,即M1V1+M2V2= M1V12+M2V22V12=V1+a1tV22=V2+a2tM1V1+M2V2=M1V1+a1t+M2(V2+a2t),化简得:M1a1t+M2a2t=0 因为相互作用的时间一定相等,并且动量守恒定律没有时间长短的限制,即M1a1+M2a2=0,根据牛顿第二定律F=am得:F1+F2=0,即F1=-F2,这样就证明了牛顿第三定律。

二、 证明牛顿第一定律

    牛顿第一运动定律:任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态,直到外力迫使它改变运动状态为止。我们假M0物体的运动状态为:M0V0V1=V0+at,根据牛顿第二定律F=ama=F/m,物体不受外力,即F=0a必然为零,即a=0V1=V0 .特别指出:当V0=0时,物体处于静止状态。即任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态,直到外力迫使它改变运动状态为止。

说明:相互作用的力为变力,牛顿第二定律:F=m*(dv/dt),上述证明论述依然成立。即任何足够小的时间段都成立,那么在整个时间段也成立。

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