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第二章 空间和时间(1 / 9)

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们现在关于物体运动观念来自于伽利略和牛顿。在他们之前,人们相信亚里士多德,他说物体自然状态是静止,并且只在受到力或冲击作用时才运动。这样,重物体比轻物体下落得更快,因为它受到更大力将其拉向地球。

亚里士多德传统观点还以为,人们用纯粹思维可以找出制约宇宙定律:不必要用观测去检验它。所以,伽利略是第个想看看不同重量物体是否确实以不同速度下落人。据说,伽利略从比萨斜塔上将重物落下,从而证明亚里士多德信念是错。这故事几乎不可能是真,但是伽利略确做些等同事——将不同重量球从光滑斜面上滚下。这情况类似于重物垂直下落,只是因为速度小而更容易观察而已。伽利略测量指出,不管物体重量是多少,其速度增加速率是。例如,在个沿水平方向每走10米即下降1米斜面上,你释放个球,则1秒钟后球速度为每秒1米,2秒钟后为每秒2米等等,而不管这个球有多重。当然,个铅锤比片羽毛下落得更快,那是因为空气对羽毛阻力引起。如果个人释放两个不遭受任何空气阻力物体,例如两个不同铅锤,它们则以同样速度下降。航天员大卫·斯各特在月亮上进行羽毛和铅锤实验。因为没有空气阻碍东西下落。

伽利略测量被牛顿用来作为他运动定律基础。在伽利略实验中,当物体从斜坡上滚下时,它直受到不变外力(它重量),其效应是它被恒定地加速。这表明,力真正效应总是改变物体速度,而不是像原先想像那样,仅仅使之运动。同时,它还意味着,只要个物体没有受到外力,它就会以同样速度保持直线运动。这个思想是第次被牛顿在1687年出版《数学原理》书中明白地叙述出来,并被称为牛顿第定律。物体受力时发生现象则由牛顿第二定律所给出:物体被加速或改变其速度,其改变率与所受外力成比例。(例如,如果力加倍,则加速度也将加倍。)物体质量(或物质量)越大,则加速度越小,(以同样力作用于具有两倍质量物体则只产生加速度。)小汽车可提供个熟知例子,发动机功率越大,则加速度越大,但是小汽车越重,则对同样发动机加速度越小。

运动定律,牛顿还发现描述引力定律:任何两个物体都相互吸引,其引力大小与每个物体质量成正比。这样,如果其中个物体(例如A)质量加倍,则两个物体之间引力加倍。这是你能预料得到,因为新物体A可看成两个具有原先质量物体,每个用原先力来吸引物体B,所以A和B之间总力加倍。其中个物体质量大到原先2倍,另物体大到3倍,则引力就大到6倍。现在人们可以看到,何以落体总以同样速率下降:具有2倍重量物体受到将其拉下2倍引力,但它质量也大到两倍。按照牛顿第二定律,这两个效应刚好互相抵消,所以在所有情形下加速度是同样

牛顿引力定律还告诉们,物体之间距离越远,则引力越小。牛顿引力定律讲,个恒星引力只是个类似恒

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