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牛顿运动定律分三部分,而各自之间是相互独立的。在以往的学习中,不难发现牛顿第二定律担任了很多计算任务,光芒四射,但它并不能替代牛顿第一和第三定律。
表面上看,从牛顿第二定律可以推出当合外力为零时,质点加速度即为零,这种情况完全符合牛顿第一定律中所说的静止或匀速直线运动状态。但是不受外力影响与所受合外力为零是两个不同的条件,两者最紧密的联系仅仅是可以把前者看成后者的一种特殊情况,两者的差异将在质点系的牛顿第二定律中充分显露。所以,惯性定律并不能由牛顿第二定律导出,必须有其独立的表述。
牛顿第二定律可以导出动量守恒定律,而牛顿第三定律也是从力的角度表达动量守恒定律,但是牛顿第三定律并不能由第二定律导出。反过来,从牛顿第三定律也无法导出第二定律所描述的力与加速的关系。
牛顿运动定律基于几个前提假设:
1、空间是绝对的,这里的空间完全是数学上的抽象空间,与其中存在的物质及其运动无关,也可以说空间与参考系无关。
2、时间是连续的,均匀流逝的,无穷无尽的。
3、时间是绝对的,与运动无关,也可以说时间与参考系无关。
4、时间与空间无关。
5、物体的质量与其运动无关,也可以说物体的质量与参考系无关,同时质量也与时间无关。
以上前4点内容合在一起就是牛顿的绝对时空观。
1、牛顿运动定律只适用于质点。在质点系中,可以对其质元用牛顿定律,而对其整体一般不能直接用牛顿定律。
2、牛顿运动定律只适用于惯性系。惯性系是不存在引力作用、自身无加速度的“自由”参考系,是一种理想化的参考系。宇宙处处分布着引力,可见惯性系实际上是不存在的,然而惯性系却是牛顿定律成立的前提。
3、牛顿运动定律只适用于宏观、低速的情况。微观粒子运动问题或高速运动问题(能与光的传播速率相比)都必须相应地采用量子力学或相对论来处理。