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为牛顿第一定律的建立而奋斗过的人们

科普小知识2021-10-28 06:19:34
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一、生活经验总结——亚里士多德

长期以来,在研究物体运动的原因的过程中,人们的经验是:要使物体运动,就必须推或拉它。因此,人们直觉地认为物体的运动与推拉行为有关。如果不再推拉,原来移动的物体就会停止。根据这种经验,亚里士多德得出结论,一个物体只有在强烈作用于其上时才能运动。没有力的作用,物体将在一个地方静止。这种基于明显线索的错误判断持续了近2000年,直到300多年前伽利略出现。

第二,理想实验的实践者——伽利略

伽利略注意到,当一个小球沿着斜面向下移动时,它的速度会增加。然而,当球沿着斜面向上移动时,它的速度会降低,因此伽利略猜想,当球沿着水平面移动时,它的速度不应该增加或减少。所以,在现实中,当球沿着水平面移动时,为什么速度越来越慢?原来球受到了摩擦阻力的影响。由此可以推断,如果没有摩擦阻力,球将永远运动。

伽利略设计了一个实验来说明他的想法:让球从静止状态沿斜坡向下运动,球就会“冲”向另一个斜坡。如果没有摩擦力,球会上升到原来的高度。如果你减小第二个斜坡的倾斜度,球仍然会在这个斜坡上达到同样的高度,但这是他移动的距离。继续减小第二斜面的倾斜角度,当球达到相同高度时,球会离得更远。所以他想,如果第二个斜坡是平的,球会到达多远?结论很明显,球会永远移动,但它不再需要任何力来推动。换句话说,力不是维持物体运动的原因。当然,我们不能消除所有的阻力,也不能使第二个斜率无限长,所以伽利略的实验是一个“理想的实验”。

第三,向真理的接力——笛卡尔

与伽利略同时代的法国科学家笛卡尔也研究了这个问题。他指出,如果运动中的物体不受力的影响,它将继续以同样的速度沿着同一条直线运动,既不停止也不偏离原来的方向。

四、物理学的基础——牛顿

基于伽利略和笛卡尔的工作,牛顿在一代人之后提出了动力学的基本定律:所有物体总是保持静止或匀速直线运动,直到外力迫使它们改变这种状态。这是牛顿第一定律。

牛顿第一定律表明,物体具有保持原始匀速直线运动或静态的特性。我们称之为惯性。因此,牛顿第一定律也被称为惯性定律。因为这个定律给出了惯性的概念,人们说它是物理学的基础和牛顿物理学的基石。

最后,应该指出,因为不可能完全孤立自然界中的任何物体,也就是说,不受力影响的物体不存在,牛顿第一定律是用逻辑思维分析事实的产物,不能由实验直接验证。