所以,质量就成了一个衡量物体运动状态改变难易程度的物理量。质量越大,越胖,越不想动,想想好像真的好有道理。
从这个角度,各位再来感受一下牛顿第二定律F=ma:外力(F)想改变物体的运动状态(a),但质量(m)越大,物体越懒,越坚持自我,越难被外力(F)所改变。
所以,内心越强大,越难被外界的诱惑所改变;质量越巨大,越难被外力的压迫所改变~
最后,再顺带看下牛顿第三定律。
牛顿第三定律:相互作用的两个物体作用力和反作用力大小相等,方向相反(牛顿的原话是“每一个作用都有一个相等的反作用”,并没有提到“力”。但因为我们在讨论牛顿力学,所以教材里就立即用作用力和反作用力来表述,方便理解)。
这很好理解,比如我用力推一下墙,就会感觉墙也用力推了一下我,这两个力大小相等,方向相反。
好,理解了牛顿的三大运动定律,就理解了牛顿力学的根基,然后就能够分析万物的运动状况了。
07
物体怎样运动?
宇宙万物究竟是怎样运动的?隐藏在运动背后的规律又是什么?之前有 许多人回答过那些问题,但答案都不太令人满意。
目前,牛顿学生递交了他的答卷,一份令人非常满意的答卷。
答卷的主体就是牛顿三大运动定律,它的核心思想是:假如物体不受外力(或者合外力为0),它将一直维持原来的速度。假如合外力不为0,它的速度就会改变,即具有肯定的加速度。想知道加速度究竟是多少,就用牛顿第二定律F=ma去测算。
例如,为何茶杯在桌子上静止不动?因为茶杯受到了一个向下的重力,和一个来自桌面的向上的支持力,这两个力大小相等方向相反(根据牛顿第三定律)。
因此,茶杯受到的合外力为0,所以茶杯就静止不动。
为何我推一下椅子,椅子就动了呢?
因为我推椅子时,椅子在水平方向上受到了一个推力,合外力不为0。根据牛顿第二定律F=ma,这个合外力会让椅子产生一个加速度,于是椅子就动起来了。
为何松手以后,椅子会慢慢停下来呢?
因为松手以后,推力没有了,椅子在水平方向上受到的合外力就仅有来自地面的摩擦力(摩擦力一直都在,但之前比推力小)。摩擦力与椅子运动的方向相反,因此会产生一个让椅子减速的加速度,于是椅子就慢慢停了下来。
为何苹果熟了会往下落呢?因为苹果没熟时,苹果受到了一个向下的重力和一个树枝向上的拉力,这两个力大小相等方向相反。所以,苹果受到的合外力为0,于是维持静止。
苹果熟了之后,树枝承受不了苹果的重量,就跟苹果分离了。于是,苹果受到的合外力就仅有向下的重力。根据F=ma,苹果会有一个向下的加速度,因此苹果会加速往地面掉落。
为何月亮会围着地球转呢?因为地球和月亮之间有一个万有引力,月亮受到的合外力就是这个引力。根据F=ma,月亮会有一个加速度,这个加速度不断改变速度的方向,让月亮围着地球转。
为何电子在电场中会运动呢?因为电子在电场中会受到一个电场力,此时电子受到的合外力就是这个电场力。根据F=ma,电子会有一个加速度,于是电子开始加速运动。
为何会潮起潮落?因为月亮对海水有一个吸引力,这个吸引力会给海水提供一个加速度。当地球转动时,这个加速度也会跟着变动,于是……
那些例子能够无限列举下去,可是用来解释物体为什么这么运动的“套路”都是一样的:都是先看物体受到了什么力,把合外力F找出来,再借助F=ma求出物体的加速度a,最后根据加速度分析物体的运动状况。
来来去去就这三板斧,一套组合拳包打天下,这就是牛顿力学。
08
从运动到受力
所以,各位目前明白为何牛顿第二定律F=ma这样关键了么?
因为这个公式的左边代表了物体的受力状况(合外力F),右边代表了物体的运动状况(加速度a),F=ma则把物体的受力状况和运动状况紧密地联系在了一起。