- 牛顿运动定律局限
牛顿运动定律的局限性主要有以下几点:
1. 牛顿运动定律不能解释反例,如高速运动的物体不受阻力、超光速等。
2. 当物体需要使用微积分才能描述时,牛顿运动定律的局限性更加明显。
3. 牛顿运动定律只描述了物体的运动状态,没有解释物体之间的相互作用。
牛顿运动定律是经典力学的基础,适用于宏观物体低速运动的情况,但不能解释反常现象。在解释高速现象时也存在缺陷,因此需要更高级的物理理论来解释。
相关例题:
题目:一个质量为5kg的物体,在水平地面上受到一个大小为20N的水平外力作用,沿着水平方向移动了10m。
1. 物体受到的摩擦力是多少?
2. 如果物体在运动过程中受到的摩擦力是恒定的,那么物体受到的摩擦力可能是多少?
在这个问题中,我们首先需要用到牛顿第二定律来求解物体的加速度和摩擦力。假设物体受到的摩擦力为f,那么根据牛顿第二定律,我们可以得到:
$F_{合} = ma$
其中,$F_{合}$是合力,$m$是物体的质量,$a$是物体的加速度。在这个问题中,$F_{合} = F_{外} - f$,其中$F_{外}$是外力,$f$是摩擦力。
对于问题1,我们已知外力大小为20N,物体运动了10m,那么根据运动学公式$s = frac{1}{2}at^{2}$,我们可以求出物体的加速度:
$a = frac{2s}{t^{2}} = frac{2 times 10}{1^{2}} = 2m/s^{2}$
将加速度和已知的外力带入牛顿第二定律公式中,我们就可以求出摩擦力:
$F_{合} = ma = 5 times 2 = 10N$
由于物体受到的摩擦力是恒定的,所以摩擦力的大小应该等于外力和物体所受摩擦力的合力。因此,物体受到的摩擦力为10N。
$F_{外} - f = ma$
其中,$f$是摩擦力,$m$是物体的质量,$a$是物体的加速度。由于我们已经知道物体的质量为5kg,加速度为2m/s^2,而外力大小为20N,所以我们可以解出摩擦力f的值:
f = F_{外} - ma = 20 - 5 × 2 = 10N
因此,物体受到的摩擦力为10N。这个结果与问题1中的结果是一致的。这个例子考察了牛顿第二定律的应用,需要学生理解牛顿第二定律的公式和适用条件。
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