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Talk:牛顿第三运动定律

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基础条目 牛顿第三运动定律属于维基百科自然科學主题物理类的基礎條目第五級。请勇于更新页面以及改進條目。

讨论

牛顿第三定律,时常会被许多人一知半解地应用.这也许是因为以下几个原因:它从来就没有被详细地解释清楚、它经常被不正确地描述在许多刊物里(包括教科书)、猛然一看下,牛顿运动定律是反直觉的(参见那篇文章的历史观点与三条定律的字句)。

我们必须了解一点:牛顿第三定律内,所提到的反作用力是施加在另外一个物体,而不是作用力施加在的物体。举例而言,因为万有引力,当物体 A 吸引物体 B 时(作用力),物体 B 也同时吸引著物体 A(大小相同,方向相反的反作用力)。

我们必须记住另外一点:这反作用力的物理本质与作用力的是完全相同的。如果作用力是由万有引力而来,那么,反作用力也是由万有引力而来。因此,任何关于一个问题的研讨,如果结论是作用力与反作用力的物理本质不相同,则此结论必定是不正确的;我们必须抛弃这不正确的结论。

    • 正确的分析**
  • 地球循轨道绕着太阳运行。这是因为地球感受到太阳的万有引力(作用力)。这里,作用力的角色是向心力,保持地球在太阳的附近。同时,太阳感受到地球的万有引力于(反作用力),与作用力大小相同,方向相反(在这里, 拉引著太阳往地球移动}。因为太阳的质量超大于地球,看起来地球的拉引对于太阳并没有造成甚么反应;但事实上,太阳有反应。关于这两个物体联合的运动(忽略所有其它天体),一个正确的描述是,它们都循轨道绕着整个系统的质心运行。
  • 思考一个铅球,垂悬在一根(不能伸展的)钢缆的末端。而钢缆的另一端连接于实验室的天花板.因为铅球的重量,它被拉向地球(作用力)。对应的反作用力是铅球施加于地球的万有引力: 这与钢缆完全无关;实际上,甚至在没有钢缆时,反作用力仍旧存在。从另一方面看,如果钢缆的张力将铅球向上拉扯,防止它下落,那么铅球也同时拉扯著钢缆,大小相同,方向相反。如果,对于天花板,这简单的系统是静止的(绝对没有加速度),牛顿第一定律指明,铅球所受到的净力等于零。我们已经知道,铅球受到两个不同的力(地球的地心引力与钢缆的张力)。我们可以断定,这两只力必然是大小相同,方向相反;也就是说,它们相互补偿。但是,这并不表示它们是一对作用力与反作用力。
  • 为了要检查这些概念的解释是否正确,让我们把钢缆改换为弹簧。如果这新系统最初是静止的(相对于实验室的天花板)。则前面的分析也适合.但是,如果,这系统现在被微扰(例如,铅球被轻轻的推一下或拉一下),铅球开始上下震动。由于加速度的产生,根据牛顿第一定律,我们论定净力不等于零。可是,铅球与地球的质量都没有改变;铅球与地球质心之间的距离也几乎一样。所以,源于万有引力的作用力与反作用力仍旧不变。不同的是我们现在有一个动力系统,铅球所受到的万有引力暂时的与弹力失去平衡。弹力的大小与方向都随时间而改变(震动频律跟弹簧的弹簧常数有关)。弹力和弹簧的长度变化量成线性关系。
    • 错误的分析**
  • 牛顿第三定律时常是用一种简单的,但是不完全的与不正确的句子陈述出来:
作用力与反作用力的大小相同,方向相反。
对于每一道作用力,都有一道大小相同,方向相反的反作用力。

这些句子没有成功的清楚表述出,作用力与反作用力是施加于不同的物体。并不是因为两只力,正好大小相同,方向相反,它们就自动地形成了,符合牛顿第三定律的,一个作用力-反作用力的力对。

  • 作用力与反作用力问题时常跟平衡问题混淆。例如,思考这个句子:
一本书稳定的直立在桌子上。因为,它的重量,一道将它往下拉的力,与桌子的反作用力,一道将它往上推的力,互相平衡。

如上所述,这并不符合牛顿第三定律的正确含意。既然两道力都施加于同一个物体,它们不可能成为作用力-反作用力的力对。无论如何,静止与牛顿第三定律是毫不相关的。特别注意,重量的概念时常会被误解。

  • 另外一个非常普遍的错误声明:
离心力向心力的反作用力。

明显的,如果一个物体,同时受到一道离心力与一道大小相同,方向相反的向心力,净力等于零;这物体不会呈现圆周运动。离心力是道伪力:只有在非惯性参考系内,才会测量出离心力的存在。

爭議

上述的情況有不清楚之處,原因在於未對系統作定義。 簡而言之,既然討論鉛球與地球間的引力關係,就不應該將鋼纜考慮進來。或者說,鋼纜應該與鉛球成一系統對應於地球引力。 另而言之,若只考慮到鋼纜與鉛球間的對應關係。則鋼纜張力反作用於鉛球重力,或鉛球重力反作用於鋼纜張力,便可成立。 以上是由系統的觀察點而定。也符合第牛頓三定律。 我覺得,牛頓第三定律他並未對對於"力來源"作定義,所以我們不應該一廂情願為其加上註解,並無限上綱。 與其作錯誤理解,寧可去推翻或修改之。

提到鋼纜的主要目的,就是要顯示出,鉛球所受到的兩種不同的力(地球的地心引力與鋼纜的張力),並不是一對作用力與反作用力。老陳 (留言) 2008年11月17日 (一) 06:53 (UTC)[回复]

“成双结对的配对力“章节中“如右图所示,两位溜冰者溜冰者彼此施加于对方的力,大小相同,方向相反。” 多了一个溜冰者。Albert Ge(留言) 2018年2月12日 (一) 03:03 (UTC)[回复]