粒子在一维运动gydF4y2Ba

统一的运动gydF4y2Ba

根据gydF4y2Ba牛顿第一定律gydF4y2Ba(也称为的原则gydF4y2Ba惯性gydF4y2Ba),没有净的身体gydF4y2Ba力gydF4y2Ba作用于它将保持静止或继续以均匀的速度在一条直线,根据其运动的初始条件。事实上,在经典牛顿力学,之间没有重要的区别休息和匀速直线运动;他们可能被视为相同的运动被不同的观察者来说,一个移动的同时gydF4y2Ba速度gydF4y2Ba随着粒子,另以恒定速度对粒子。gydF4y2Ba

尽管的原则gydF4y2Ba惯性gydF4y2Ba是起点,经典力学的基本假定,它小于直观未经训练的眼睛。在亚里士多德的力学,和普通的经验,对象不被推来休息。推导了惯性定律gydF4y2Ba伽利略gydF4y2Ba与球滚下飞机,相对于他的实验。gydF4y2Ba

伽利略的原则gydF4y2Ba惯性gydF4y2Ba是他的核心基础科学的任务:他解释它是如何可能的,如果地球是真的吗gydF4y2Ba旋转gydF4y2Ba轴和轨道太阳我们不感觉到运动。惯性的原则有助于提供答案:因为我们都在运动和地球一起,和我们的自然趋势是保持运动,地球似乎我们在休息的时候。因此,惯性的原理,远非一个声明,曾经是一个科学的核心问题gydF4y2Ba争用gydF4y2Ba。牛顿的时候已经解决了所有细节,有可能为小账户准确偏离这张照片引起的地球表面的运动不是匀速直线运动(旋转运动的影响是下面讨论)。牛顿公式,常见的观察身体不推往往休息是归因于这样一个事实:他们不平衡力,等gydF4y2Ba摩擦gydF4y2Ba和空气阻力。gydF4y2Ba

正如已经提到的,一个身体在运动可能说gydF4y2Ba动力gydF4y2Ba等于它的产物gydF4y2Ba质量gydF4y2Ba和它的速度。它也有一种能量,完全是由于它的运动,叫做gydF4y2Ba动能gydF4y2Ba。身体质量的动能gydF4y2Ba毫克ydF4y2Ba在运动速度gydF4y2BavgydF4y2Ba是由gydF4y2Ba

下降的身体和匀加速运动gydF4y2Ba

在14世纪,法国学者gydF4y2Ba妮可Oresme接替gydF4y2Ba研究的数学性质gydF4y2Ba匀加速gydF4y2Ba运动。他不感兴趣的运动是否可以观察到在实际领域人类生存,但他发现,如果一个粒子是匀加速,其速度增加时间成正比,和它的距离gydF4y2Ba遍历gydF4y2Ba成正比的平方时间加速。两个世纪后,伽利略重复相同的数学发现独立(可能),同样重要的是,认为这种运动实际上是执行的球滚下斜的飞机。随着飞机的坡度增加,gydF4y2Ba加速度gydF4y2Ba增加,但仍然是匀加速运动。从这个观察,伽利略推断一个身体gydF4y2Ba自由下降gydF4y2Ba在垂直方向也有统一的加速度。更令人称奇的是,他证明了,在没有空气阻力的情况下,身体会用相同的恒定加速度不管他们的质量。如果任何身体的恒定加速度下降接近地球表面的表达为gydF4y2BaggydF4y2Ba,从身体的行为高度gydF4y2BazgydF4y2Ba_0gydF4y2Ba和时间gydF4y2BatgydF4y2Ba= 0可以总结以下方程:gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2BazgydF4y2Ba身体的高度高于表面,gydF4y2BavgydF4y2Ba它的速度,gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba是它的加速度。实际上这些运动方程适用,直到身体罢工。的价值gydF4y2BaggydF4y2Ba大约是9.8米每秒的平方(米/秒gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

身体质量gydF4y2Ba毫克ydF4y2Ba在一个高度gydF4y2BazgydF4y2Ba_0gydF4y2Ba在水面上可能说拥有一种能源纯粹由于它的位置。这种能量(能量的位置)gydF4y2Ba势能gydF4y2Ba。的gydF4y2Ba重力势能gydF4y2Ba是由gydF4y2Ba

从技术上讲,更准确的说,这地球身体系统的势能是一个属性而不是身体本身的属性,但这gydF4y2Ba学究式的gydF4y2Ba区别可以忽略。gydF4y2Ba

随着身体下降高度gydF4y2BazgydF4y2Ba不到gydF4y2BazgydF4y2Ba_0gydF4y2Ba,它的势能gydF4y2BaUgydF4y2Ba转化成动能gydF4y2BaKgydF4y2Ba=gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba/gydF4y2Ba_2gydF4y2BamvgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba。因此,速度gydF4y2BavgydF4y2Ba在任何高度的身体gydF4y2BazgydF4y2Ba是由解决方程gydF4y2Ba

方程(gydF4y2Ba8gydF4y2Ba)是一个表达式的法律gydF4y2Ba能量守恒gydF4y2Ba。它说,动能的总和,gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba/gydF4y2Ba_2gydF4y2BamvgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba和潜在的能量,gydF4y2BamgzgydF4y2Ba在秋天,在任何时候,等于总初始能量,gydF4y2BamgzgydF4y2Ba_0gydF4y2Ba之前,秋天开始。完全相同的速度在高度的依赖gydF4y2Ba推导出gydF4y2Ba从运动学方程(gydF4y2Ba4gydF4y2Ba),(gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)和(gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)以上。gydF4y2Ba

以达到最初的高度gydF4y2BazgydF4y2Ba_0gydF4y2Ba,身体必须给定初始势能通过一些外部机构,如一个人举起它。一个身体或一个系统的过程获得gydF4y2Ba机械能gydF4y2Ba从外面的本身gydF4y2Ba工作gydF4y2Ba。增加身体的能量等于工作。的功等于力乘以距离。gydF4y2Ba

地球施加的力gydF4y2Ba重力gydF4y2Ba身体的质量gydF4y2Ba毫克ydF4y2Ba可以从身体的观察,推断如果释放,将会加速吗gydF4y2BaggydF4y2Ba。从力等于质量乘以加速度,由重力gydF4y2BaFgydF4y2Ba=gydF4y2Ba毫克gydF4y2Ba。提升身体的高度gydF4y2BazgydF4y2Ba_0gydF4y2Ba,一个大小相等,方向相反(即。必须向上)力量gydF4y2Ba施加gydF4y2Ba通过一个距离gydF4y2BazgydF4y2Ba_0gydF4y2Ba。因此,做的功gydF4y2Ba等于势能的结果。gydF4y2Ba

如果工作是通过施加一个力的身体没有受到一种对立的力量,身体加速。在这种情况下,工作赋予身体势能与动能而不是。身体的能量收益等于它在这两种情况下的工作。应该注意的是,工作、势能和动能,在所有方面相同的数量,必须所有的维度gydF4y2Ba毫升gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba/gydF4y2BatgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba