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力-平衡-不平衡-牛顿-矢量-力是相互的作用

时间:2020-11-10 20:03:01

  力喷射机,力是推或拉,不平衡的力导致物体加速,

20201110194433.png

  平衡
  通常在物体上的力是平衡的:一个方向的力和向相反方向的力相等:

20201110194518.png

平衡力的例子无加速。

  例子:这个桥塔顶部的力是平衡的。

20201110194609.png

  悬索向下拉,左右力度相等,与桥塔向上的推力平衡。(桥塔在推吗?当然!如果悬索不是在塔顶,而是在你头顶,你需不需要向上推?)我们可以做一个数学模型来模拟这些力:

20201110194700.png

  把代表力的箭头头尾连接起来,箭头刚好环绕一圈,所以所有的力加起来是零(互相抵消):

20201110194914.png

力度平衡。

  不平衡
  担当力不平衡时,物体加速。

20201110195022.png

不平衡力的例子。有加速。

  踢球是对球作不平衡的力,使得球很快地加速,球离开脚后力(和加速)就停了。

20201110195125.png

  球继续沿直线以恒速移动,但是有其他的力对其产生作用:

  地心引力是个不平衡力,把球向下加速。
  空气阻力也是个不平衡力,使得球减速。

20201110195210.png

加速度:速度的增快或减慢,速度减慢也叫减速度。

  力与加速度是有关联的。

  力越大,加速度越大。

  但质量大的物体比较难加速

  质量越大,加速度越小。

  想象踢一个石球:

20201110195306.png

不要尝试做这个!

  这是个著名的公式:

  F = ma

  "牛顿第二运动定律"(F 是力,m 是质量,a 是加速度)

  每边除以 m 会比较清楚:

20201110195409.png

  质量与加速度对抗的概念叫惯性。

  惯性的意思是物体会继续它的运动。

  如果物体是静止的(相对于我们),它就会继续静止不动。如果它以 20米每秒的速度向东移动,他就会继续以同一速度向东移动……

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  这超级油轮有很大的惯性。它:很难加速,一开始移动就很难减速(要走很多千米才能停下)很难改变方向

20201110195610.png

质量不喜欢任人摆布!

  牛顿
  为了纪念艾萨克·牛顿爵士,力的单位的名称是牛顿(简写 N)。

  牛顿是使 1千克每秒改变速度1米每秒的力。

  换句话说:         每秒1千克改变 1米每秒的速度
  或:         1千克改变 1米每秒每秒
  或:         1千克米/秒/秒

  两个 "/秒"(每秒)可以写成 "/秒2"(每二次方秒)所以:

  1牛顿是 1kg m/s2(1千克米/秒2、千克米每二次方秒)

  例子:重 2000千克的汽车在 5秒里从 0米每秒加速到 15米每秒。做成这个加速度的平均力是多少?

  加速度是 5秒内改变了 15米每秒,即是20201110195740.png

  现在我们求力度:

F = ma

F = 2000千克 × 3米/秒2

F = 6000千克米/秒2

F = 6000牛顿

F = 6千牛顿

  力度是 6kN(6千牛顿)。

  力是相互的作用

20201110195857.png

  艾萨克·牛顿说(牛顿第三运动定律):

  "To every action there is always opposed an equal reaction"

  翻译成中文就是: "每个作用力都有相同及相反的反作用力"

  他给了这个例子:

  "如果你用手指按着石头,石头也在按着你的手指。"

  矢量
  力有大小和方向。 所以力是矢量:

20201110195955.png

  加速度也有大小和方向。 所以加速度也是矢量。

20201110200028.png

计算去阅读力的计算专页

  相对
  注意:当我们说一个物体是 "静止" 的或 "以 4米每秒的速度在移动"的,我们通常都忘了说 "相对于我" 或 "相对与地上"等等。

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  细心想想:你真的静止吗?你在地球上,地球每天自传 40,075千米(大约 1675千米每小时或 465米每秒),而同时也环绕着太阳以 100,000千米每小时的速度运行。不止如此,太阳自己也在银河里移动。都是相对的!

总括
力是推或拉
在物体上的里可以是平衡或不平衡的
不平衡的力导致物体加速
力越大,加速度越大
质量越大,加速度越小(惯性)
"每个作用力都有相同及相反的反作用力"
 

  牛顿三定律
  在公元 1687年,牛顿写下关于运动的三个定律。简单地说,这三个定律是:

  第一定律:惯性(改变物体的速度需要力)
  第二定律:F = ma
  第三定律:每个作用力都有相同及相反的反作用力

 

 

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