Newton'un Üçüncü Kanunu neden çalışıyor?

user164594 08/13/2017. 10 answers, 18.239 views
newtonian-mechanics forces conservation-laws

Babam bana roketlerin nasıl çalıştığını anlattı ve bana Newton'un Üçüncü Hareket Yasası'nın burada çalıştığını söyledi. Ona neden çalıştığını sordum ve cevap vermedi. Bir hafta boyunca bu sorunu düşünerek harcadım, şimdi vazgeçiyorum. Newton'un Üçüncü Yasasının neden işe yaradığını bilen var mı?

Referans olarak, Newton'un üçüncü yasası:

Her eylemde her zaman eşit bir tepkiye karşıdır: ya da iki bedenin karşılıklı eylemleri daima eşittir ve karşıt parçalara yönlendirilir.

4 Comments
David Z♦ 07/31/2017
Yayını iyileştirmeyi amaçlayan bir takım yorumlar olduğu için ve hatta OP artık mevcut olmadığı için büyük gelişmelerle sonuçlanmayacak olan yorumlar bile olduğundan, yorumları sohbete taşıdım. bunların kaydı.
Mauro ALLEGRANZA 08/01/2017
Newton’un orijinal Hukuk Tartışması 3’ünü okuyabilirsiniz. Ama aynı zamanda Newton tarafından yapılan kanunun açık kullanımını da göz önünde bulundurun: Çok az Coroll.3 var: Coroll.3 : quantity of motion korunması, Scholium Coroll.6 : Sert cisimlerin çarpması ve Coroll.2 Prop.76 : Karşılıklı çekim. Böylece, Yasanın çok az ama çok önemli olayları.
Jack R. Woods 08/07/2017
Sorunuz "Newton'un 3. kanunu neden roketlerin nasıl çalıştığını açıklıyor?" "Neden Newton'un üçüncü yasası çalışıyor?" daha sonra "momentumun korunumu" aşağıda belirtildiği gibi çalışır. "Sistem" roket ve yakıt durağan (referans çerçevesinde) ile başlar. Böylece, roketin bir yönde ilerlemesi için, diğer yönde kütle çekmeniz gerekir. (Bu Newton'un 3. yasasıdır.) Momentum kütle zaman hızı (mv) olarak tanımlanır, böylece roketin kütlesinin "yukarı" doğrultusundaki hızına çarpması yakıtın kütlesine eşittir. aşağı yön.
Jack R. Woods 08/07/2017
Yukarıdaki açıklama, pürüzlüdür, zira yakıt aynı zamanda, kullanılıncaya kadar "yukarı" yönde daha fazla yakıtı "itmekte". Ayrıca, dışarı atılan yakıt, roketin yönüne dik ve aynı zamanda "aşağı doğru" olan bir hız bileşenine sahiptir. Ne var ki, bu bir fikirdir ve Newton'un kanunları bizi ay'a götürecek kadar iyi olduğu için genel görelilik ve kuantum mekaniğini kullanmanıza gerek yoktur.

10 Answers


Cort Ammon 07/28/2017.

Why do you want to know?

Şaka yapmıyorum. Bu aslında önemli bir soru. Cevap gerçekten, verdiğiniz bilgilerle ne yapmak istediğinize bağlıdır.

Newton yasaları ampirik bir modeldir. Newton, işlerin nasıl yürüdüğüne dair bir dizi çalışma yürüttü ve ne olacağını tahmin etmek için kullanılabilecek küçük bir kural seti buldu, örneğin, havada uçan bir beysbol. Yasalar "iş" çünkü evreni öngörmede etkilidirler.

Bilim, "roket yükselecek" gibi bir ifadeyi haklı çıkardığında, bunun doğru olduğunu varsaydığımız şeyleri kullanarak yapar. Newton yasaları diğer nesneler için muazzam bir sicili var, bu yüzden bu roket için de çalışacakları büyük olasılıkla.

Görüldüğü gibi, Newton yasaları aslında evrenin temel yasaları aren't . Relativite ve Kuantum Mekaniği (QM) hakkında bilgi sahibi olduğunuzda, doğayı aşırı uçlara doğru sürdüğünüzde, Newton'un yasalarının quite doğru olmadığını göreceksiniz. Bununla birlikte, gerçekte olan şeyin olağanüstü iyi bir yaklaşımıdır. Öyleyse, gerçekten garip ortamlara girmedikçe (QM'nin egemen olduğu atom altı dünyası gibi), onları kullanarak haklı çıkarmaya zaman ayırmıyoruz.

Bilim her zaman yaptığımız varsayımların üzerine inşa edilir ve bu varsayımlara daima meydan okumaktadır. Eğer matematiksel geçmişiniz olsaydı, nesnenin büyüklüğü arttıkça Newton'un Üçüncü Yasasının QM'nin bir yaklaşımı olarak nasıl açıklanabileceğini gösterebilirdim. Ancak, sonunda matematik yığınına ve yanan bir soruya sahip olursunuz: "neden QM'ler çalışır?" Tek yapman gereken bir soru diğeriyle değiştirmektir.

Peki bu seni nereye bırakıyor? İlk etapta bilmek istediğiniz şeye bağlıdır. Bir yaklaşım, bilim adamlarının Newton'un Üçüncü Yasasının çalıştığı, çünkü test edildiğini söylediğini kabul etmek olurdu. Başka bir yaklaşım, neden QM perspektifinden çalıştığını öğrenmek için bir sürü ekstra matematik öğrenmek olacaktır. Bu sadece QM ile ilgili soruların üstesinden gelinceye kadar yoldan biraz ilerleyebilir.

Üçüncü seçenek, kendiniz test etmek olacaktır. Bilim, kuruluşun sözünü yüz değeriyle almayan, dışarı çıkmış ve doğru ya da yanlış olarak kanıtlayan bilim adamları üzerine kurulmuştur. Newton'un Üçüncü Yasası çalışmalarını gösteren kendi deneyinizi tasarlayın. O zaman oraya git ve işe yaramayacak nedenlerle gelmeye çalış. Onları test et. Çoğu zaman, kanunun kusursuz bir şekilde tutulduğunu göreceksiniz. Beklemediğinde, deneyinizle buraya geri dönün ve gördüğünüz sonuçları nasıl açıklayacağınızı öğrenmenize yardımcı olabiliriz.

Bu bilim. Bilim, denklemler ve ev ödevleri ile dolu bir sınıftan ibaret değildir. Bilim adamları dünyalarıyla ilgili her şeyi sorgulamak ve ardından bilimsel yöntemi kullanarak sistematik olarak test etmekle ilgili!

1 comments
2 David Z♦ 07/30/2017
Yanıtı iyileştirme amacına katkıda bulunmayan bir sürü yorumu sildim.

probably_someone 07/25/2017.

Newton'un Üçüncü Yasası, momentumun korunmasının doğrudan bir sonucudur, ki bu aslında, üzerinde hiçbir net güce sahip olmayan yalıtılmış bir sistemde momentumun değişmediğini söyler. Bu, bir nesnenin momentumunu değiştirirseniz, bir başka nesnenin momentumunun, toplam momentumu korumak için ters yönde değişmesi gerektiği anlamına gelir. Kuvvetler momentumda değişikliklere neden olur, bu yüzden her kuvvetin bir karşı reaksiyon kuvveti olmalıdır.

Roket örneğinizde, roket ve kaçan yakıtı izole bir sistem oluşturur. * Kaçak olan yakıt başlangıçta dinlenmişti ve şimdi çok hızlı hareket ediyor, dolayısıyla momentumu değişmiş. Dolayısıyla, sistemdeki tek diğer nesne olan roket, aynı zamanda, hızlı hareket eden gazın hızına karşı olan ivmesini de değiştirmelidir. Böylece roket, roket üzerinde eşit ve zıt bir kuvvet oluşturan gaz üzerinde kuvvet uygular.

Ama şimdi sen isteyebilirsin:

Why is momentum conserved?

Momentumun korunması, genel olarak koruma yasalarının fiziksel sistemlerin simetrilerinin doğrudan bir sonucu olduğunu belirten Noether's Theorem adlı bir fikirden gelmektedir. Özellikle momentumun korunması translation symmetry gelir. Bu, bir sistemin davranışının, koordinatlarınız için yeni bir başlangıç ​​seçerseniz (sistemin farklı davranışlarını, yalnızca bileşenlerinin birbirlerine göre konumlarına bağlı olarak değiştirirseniz) değişmeyeceği anlamına gelir. Bu simetri, tüm izole sistemlerde, üzerinde net bir kuvvet olmaksızın bulunur, çünkü bu, alanın kendisinin bir simetrisidir. Bir sistemin çeviri simetrisi, homogeneity of space bir sonucudur, bu da uzayın "her yerde aynı" olduğu anlamına gelir - eğer başka bir yere koyarsanız bir çubuğun uzunluğu değişmez.

Ama şimdi sen isteyebilirsin:

Why is space homogeneous?

Klasik mekaniğinde, bu, başka bir şey yapmamıza izin veren temel varsayımlardan biridir. Gerçekte, Genel Relativite'ye göre, uzay aslında homojen isn't - kitlesel nesnelerin varlığında eğriler. Fakat genellikle klasik mekaniğin iyi işlediği homojenliğe yeterince yakındır (her şeyden önce yerçekimi oldukça olağanüstü derecede zayıftır) ve dolayısıyla homojenlik varsayımı vardır.

* Bu yer çekimi yokluğunda. Yerçekimi dahil edilirse, izole edilmiş sistem herhangi bir başka gravitasyonlu kütleyi içerecektir.

5 comments
24 user2357112 07/25/2017
Noether'ın teoremini çağırmak da burada sihir olabilir. Çeviri simetrisi ile momentumun korunumu arasındaki bağlantı son derece açık değildir ve koruma yasaları ve fiziksel simetrilerin birbiriyle bağlantılı olduğunu kabul momentum bile, çeviri simetrisinin sonucu olarak korunan şeyin momentum neden olduğu açık değildir. (Ayrıca, sorgulayıcı görünüşte 10.)
2 Cort Ammon 07/25/2017
Ve user2357112'nin noktasını genişleterek, "Lagrangian mekaniğinin neden çalıştığı" nın bir sonraki sorusu, gitmek için oldukça acı verici bir yerdir. Bu söylendiği gibi, düşünmeyi tercih I cevap, sadece 10 yaşındaki bir çocuğa açıklamak isteyip istemediğimi bilmiyorum!
12 probably_someone 07/25/2017
@ user2357112 Momentumun neden korunacağını açıklamak için sihirli olmayan bir yol varsa, bunu duyduğuma sevinirim. Noether'ın teoremi, koruma yasalarını Lagrangian mekaniğini doğrudan çağırmadan alanın bariz özellikleriyle ilişkilendirmek için düşünebildiğim tek yoldur (çünkü bu, ders kitabının büyüklüğüne cevabımı genişletecektir). Benim tecrübemde, bazı matematikçilerin çok fazla iş çıkardığını kabul etmek daha kolaydır; bu, sonucun kanıtlanmasının, türetmenin kötü bir şekilde açıklanması yoluyla denemek ve etrafından dolaşmaktan çok daha kolaydır.
8 jamesqf 07/26/2017
@probably_someone: Ama hepsi "neden" soruları temelde cevapsızdır gerçeği aşağı geliyor. Bu sadece evrenin işleyiş şeklidir.
24 probably_someone 07/26/2017
@jamesqf katılmıyorum. “Neden” sorusuna üç olası cevap vardır: 1. Söz konusu olan şey, diğer bazı daha temel kavramlardan kaynaklanmaktadır; 2. Söz konusu olan şey, gerçeğin geri kalanını doğru bir şekilde tahmin etmemize olanak tanıyan varsayımlarımızdan biridir; 3. Söz konusu olan şey deneysel olarak doğru olduğu gözlemlenmiştir. Soruları "cevapsız" olarak etiketlemek, insanları fiziğin sonuçlarını indirgemeye yönlendiriyor.

Dvij 07/26/2017.

Neden Why Fizikte Sormak İçin Geçerli Bir Şey

Her ne kadar cevapların ve yorumların neredeyse tamamı, Fizikte bir şeyin why oluştuğunu veya açık olduğunu açıklamak için gerçek bir yer olmadığını iddia etse de, elbette, doğru değildir. Fiziğin bu ya da bu kanunun neden olduğunu açıklayabilirsin - sadece önemsiz bir şekilde değil, “deneylerde itaat edildiğini gördük”. Bu konu hakkında neden yazı yazdığımızı ve neden ders kitaplarımıza dahil ettiğimizin arkasındaki sosyolojik neden budur. Hukukun kendisi için why işe yaradığı konusunda hiçbir şey açıklamıyor. Feynman'ın bu videoda güzel bir şekilde açıkladığı gibi (ya da Weinberg bu fantastik kitabın pek çok yerinde açıkladığı gibi), aşağıdaki nedenlerden dolayı fizikte why biraz zor bir iş olduğu anlamındadır: Nihayetinde, başka bir cevapta da belirtildiği gibi, açıklayacağız. Belli bir yasanın, neden işe yaradığını bilmediğimiz bazı temel yasalara dayanarak çalıştığı. Bu, herhangi bir şeyi gerçekten açıklayıp açıklayamadığımız sorusunu gündeme getiriyor. En azından bilim adamlarına verilen cevap en açıkçası evet. Temel yasalar olarak adlandırdığımız şey, tüm diğer yasaları en az bir şekilde açıklamanın bir gücüne sahiptir ve bu nedenle, diğer tüm yasaların çalışmasının nedeni onlardır.

Demek istediğim, şu şekilde açık bir şekilde görselleştirilebilir: Farklı şeyler için 100 $ 'lık farklı çalışma yasalarınız olduğunu varsayalım. Sonra, güzel bir gün, tek bir yasada sadece 100 dolarlık yasaların matematiksel olarak akıllıca yeniden yazılmasını değil, tüm bu 100 $ yasaları yeniden üreten ve aynı zamanda başkalarını üreten gerçekte tek bir yasa olan tek bir yasa bulunduğunu görüyorsunuz. 200 $ dolarlık yasalar (daha önce bilmediğiniz, ancak bu yeni magical tekli kanunun daha önce bilinen 100 $ 'lık yasaların dışında yasalar olduğunu öngördüğünü anladığınızda, bunların doğruluğunu kontrol ettiniz). Mantıken konuşan herhangi bir kişi, yeni bulunan tek yasanın bütün bu 300 $ yasalarının sebebi olduğunu söyledi. Bu yeni yasanın açıklanmasının beklemede olan bir işine sahibiz (ki bizim bilmiyiz ya da yapmasın). Ancak bu 100 $ + 200 $ yasalarının kökenini çok bilimsel bir şekilde açıkladık. Yeni yasanın kökenini bir şekilde açıkladığımızda (ve eğer), o zaman 300 dolarlık yasaların why daha iyi bir şekilde çalıştığını açıklayacağız, ancak bu yasaların why işe yaramadığına dair önceki açıklamamızın hiç açıklama.

Newton'un Üçüncü Kanunu Why Çalıştığı Sorusunda

Bugün neden bildiğimiz en temel doğa, Standart Model ve Genel Relativite'ye dayanarak daha temel bir şekilde açıklanabilecek, neden işlediğine dair bir açıklama yapacağım. Ama Newton'un üçüncü yasasının neden işe yaradığı ile ilgili klasik açıklamaların rejiminde kalacağım.

Her şeyden önce, her zaman işe yaramıyor! Sanırım bu, Newton yasalarının çöküşünün belki de en çok görmezden gelinmiş ve daha az meşhur bir özelliği. Bu noktaya sonra geleceğim. Önce neden işe yarayıp yaramayacağını açıklamama izin verin ve işe yaramayacak olduğunda belirgin hale gelecektir.

Bir parçacık sistemi düşünelim. Bu evrende, meydana gelen tüm süreçlerde korunan bir momentum söz konusudur (bağlantı, belirli niceliklerin neden tanımlandığını tanımladıklarını düşünmeyi açıklığa kavuşturmayı amaçlamaktadır). Ve her parçacığın iyi tanımlanmış bir momentumu vardır. Şimdi, bir dış etkinin bir parçacığa etkisinin, force dediğimiz , bir parçacığın momentumunun ne kadar hızlı değiştiği (bazı okuyucular bunun ikinci yasa olduğunu bileceklerdir, ancak Bir yasa yerine bir tanım ile karıştırmayın, bağlantılı cevaba bakınız). Şimdi, bazı parçacıkların bir şekilde etkileşim halinde olduğunu düşünün. Toplam momentumun zaman içinde sabit olması gerektiğinden, bir parçacık momentumu, ikinci parçacıkla kaybeddiği oranda aynı oranda kazanacaktır. Kuvvet, bir parçacığın momentumunu değiştirdiği bu oran olduğu için, partikülün üzerindeki kuvvet bir miktarına eşitse, $ F $, o zaman diğer parçacıkta $ -F $ olacaktır çünkü Bu parçacıkların momenti herhangi bir zaman aralığında sadece tam tersidir.

Şimdi, momentum alabilen parçacıklardan başka bir şeyimiz varsa, yukarıdaki akıl yürütme çizgisi yıkılacaktır. OP'nin görselleştirmesi zor olabilir (ama başka bir yolu yoktur), parçacıklardan oluşmayan elektromanyetik alanlar denen bir şey vardır (en azından klasik olarak). Onlar evrende parçacıkların dışında var olan bazı şeylerdir. Ve bu alanların da momentuma sahip olabileceğini öğrendik. Böylelikle, parçacıklar ile etkileşim sırasında, bu parçacıkların sahip olduğu bazı momentumları (bir anlamda) taşıyabilirler. Newton'un üçüncü kanununun bu davada geçerli olması için hiçbir neden yoktur ve aslında, bu alanların parçacıklarla etkileşimlerinde genel olarak geçerli değildir .

Edit

Bazı yasaların neden işe yaradığını bildiğimiz gerçeğinin, Fizikçiler tarafından çok iyi anlaşılmış bir gerçek olduğunu unutmayın. (Bir anlamda, sonuç olarak) Belli bir akıl yürütmenin ya da kanunun, önceki yasanın daha sonra yeniden üretilmesi halinde bile why diğer hukukun why çalıştığını açıklayamadığını biliyoruz. Başlıca örnekler, daha sonraları ilk ve ikinci denklemlerin bile eşdeğer (veya ikili) olduğu durumlardır. Tamamen Newtonian Mechanics'te, “Noether teoremleri” nin ve “alanların momentumu taşıdığının keşfi” nedeniyle, momentumun korunum yasasını daha derin bir yasa olarak tanımlayamadığına dikkat edin. Böyle bir senaryoda, Newton'un ikinci yasası göz önünde bulundurulduğunda, hem momentumun korunumu hem de Newton'un üçüncü kanunu aslında birbiriyle çiftleşir ve hiçbirinin neden herhangi birinin elinde tuttuğu açıklanmaz . Bu, başka bir şeyin neden var olduğunu açıkladığımızda, nesnel ve kesin bir anlamın var olduğunu daha da net bir şekilde ortaya koyar.


Jorge Perez 07/31/2017.

Newton'un Üçüncü Yasası, çünkü evren adil olmaya çalışır. Bir şeye karşı iterseniz, size karşı geri itmek için bir anlam ifade etmiyor. Eliniz masanın üzerine basıyor ve masa elinize karşı sert bir şekilde geri itiyor. Geri çekilmezse, eliniz masanın üzerinden düz gider. Dünya bu yasa olmadan kelimenin tam anlamıyla parçalanacaktı.

İşler birbirinden geçiyor. Bir yüzücü sudan geçer; her zaman havada yürüyorsun. Ama her iki durumda da, şeyler tam anlamıyla senden sıyrılıyor. Hava molekülleri, hareket ettikçe vücudunuzdan dışarı sıçrar ve su molekülleri yüzerken vücudunuzdan sıçrar. Hem hava hem de su, onları zorladığınız kadar zorluyor. Bu yüzden rüzgâra karşı yürümeye çalışırken ya da suya daha derine inmek çok daha zor olduğu için direnç hissediyorsunuz.

5 comments
10 JimmyJames 07/27/2017
Ben doğru yolda olduğunu düşünüyorum. Ancak 'adil' terimini kullanma konusunda emin değilim. Evrenin doğruluk hakkında bir yalama sağlamadığından eminim.
2 Jorge Perez 07/27/2017
Fiziği aldım ve nasıl çalıştığını biliyorum, ama bunu 10 yaşında açıklamaya çalışıyorum.
2 JimmyJames 07/27/2017
Doğru ve tüm cevaplar bence bu şimdiye kadarki en iyisi. Sadece 'adil' niyetini önerir ve anlayışı engelleyebilir. 10 yaşında, evet, ama akıllıca bir soru soruyor.
1 Vaibhav Garg 07/28/2017
Bu 10 yaşındaki biriyle konuşmanın tek cevabı. 9 yaşında bir oğlum var ve çağında çocukların yaşlarının bu noktada biriktirdiği kavramsal çerçeveye dair oldukça iyi bir fikrim var. Tüm "felsefe" ve "momentum" cevapları sadece suları çamurluyor.
1 Dvij 07/31/2017
Başka bir şey: "Geri çekilmezse, eliniz masanın üzerinden düz gider." Doğru. Ama bu, üçüncü yasaların neden birbirlerinden geçemeyeceğini varsaymazsanız, neden doğanın temel bir kuralı olduğunu açıklamıyor. Fakat gördüğünüz gibi, temel bir kuraldan uzak olmanın yanı sıra, genel olarak doğru değildir. İşler her zaman birbirinden geçer. Hiç hava dolu bir odadan çıkmayı denediniz mi? ;-)

Mayou36 07/28/2017.

No !

Kimse why çalıştığını açıklayamaz. İnsanlar how çalıştığını açıklayabilir. Ama bu tamamen farklı bir hikaye. Daha genel prensipler kullanabilirler (bu soruyu GR, mekanik veya benzeri ileri bir derste sormayı deneyin!), Ancak böyle bir cevap “neden” e katkıda bulunmayacaktır. Eğer matematikle ilgileniyorsanız, teorik bir açıklama için Noether teoremine ve simetrilerine bakabilirsin (hala neden tam olarak cevap vermez).

Neden: Üçüncü yasa sadece bir gözlemdir. Yasa, any göreceli olmayan çerçevede (daha basit olanı, prensipleri aynı tutmak için göreceli olmayan bir halde kalsın) durumudur. Kimse henüz bir karşı örnek bulmadı ve birini de bulamazsın. Daha genel olarak, üçüncü kanunun farklı bir momentum korunumu formülasyonu olduğu söylenebilir.

Neden fiziksel yasalar var? Neden hiçbir şey yerine bir evren var? Muhtemelen, bunlar gibi sorulara cevap yoktur.

Fiziğin amacı etrafımızdaki nesneleri en basit terimlerle tanımlamak ve davranışlarını öngörmektir. Böylece fizik, soruların how sorulara dönüştüğü how harikadır. Bu nedenle, olabildiğince çok soru sormak harika!

Ayrıca, herhangi bir fiziksel kanunun ortaya çıktığı şey, aksi kanıtlar bulunursa, hükümsüzlüğe tabidir. Hiç kimse, Newton'un üçüncü yasasına aykırı delil bulmayı başaramadı - neden işe yaramadığına dair bir fikre sahip olmamasına rağmen. Ve bu yüzden doğru.

Fakat sorgulama ve ilginizle devam edin, bilim öğrenmenin doğru yolu budur!

3 comments
1 Dan Henderson 07/27/2017
Tamamen teğet olmama riski altında: why göreceli eşzamanlılık tartışmalarına kapıyı açan (ya da tavşan çukurunu söylemeliyim?) Neden ve sonuç sorusu vardır.
Dawood ibn Kareem 08/12/2017
Bu harika bir cevaptır, çünkü fiziksel yasaların gözlemsel doğasına odaklanır. Newton yasalarının tuttuğu bir evren düşünün (ya da günlük makroskobik şeyler seviyesinde tutmayın). " this evrene sahip olduğumuzu nasıl bileceğiz, değil (Newtonyan olmayan) bir" tek bir cevabı var - çok fazla gözlem yaptık. " why this evrene sahibiz that (Newtoncu olmayan) biri" fiziğinin kapsamı dışındadır. Belki de felsefenin bir cevabı ya da dini vardır, ama bilim değildir. Newton yasaları sadece sahip olduğumuz evrenin bir açıklamasıdır.
Dawood ibn Kareem 08/12/2017
... bir açıklama gerektiren bir sendrom.

Daniel Mahler 07/28/2017.

Fizik nihayetinde bu tür bir soruyu neden cevaplayamaz, ama burada düşünmenin iki yolu var:

basit bir yol

Eşit derecede zorlamadığı takdirde, bir şeye zorlamak ne anlama gelir? Örneğin, elinizle hava ne kadar zorlanabilir?

daha zor bir yol

3-inci yasa matematiksel olarak momentumun korunmasına eşdeğerdir (ve bunun için gereklidir). Bu doğal olarak neden Why is momentum conserved? . Bu, Noether'ın teoremi ve mekanın simetrisi tarafından kısmen cevaplanabilir. Eğer 10 yaşındaysanız o zaman Noether'ın teoremlerini anlamak büyük bir zorluk olacaktır, ama eğer 'neden' sorularını seviyorsanız, fizikçilerin bir cevaba en yakın şeylerinden biriyiz. Bu durumda temel olarak, kartezyen koordinatlar cinsinden ifade edilen fizik yasalarının, kökeni nereye koyduğunuz (koordinat sistemi ve kökeninin keyfi bir yapay icat olduğu) ile aynı olduğu için matematiksel olarak momentumun korunmasının zorunlu olduğunu ifade eder. Fiziğin Lagrangian formülasyonunu anlamak için gerekçelendiren argümanın mantığını takip etmek.


Yashas 07/26/2017.

Newton'un üçüncü kanunu, momentumun korunmasının veya belki de momentumun korunum yasasının doğrudan bir sonucunun yeniden tanımlanmasıdır.

Matematiksel olarak kolayca anlayabiliriz. Bu yazıda verilen matematiksel açıklama titiz değildir, ancak ilişkiyi anlamak için gereken sezgiyi vermek için yeterlidir.


Newton's second law: definition of force

Newton'un ikinci yasası, gücü, momentum değişim hızı olarak tanımlar. Matematiksel olarak ifade edilebilir:

$$ \ vec {F} = \ frac {d \ vec {p}} {dt} $$

Burada $ p $ momentum ve $ t $ zamanıdır.

$$$$ Newton'un üçüncü kanunu ve momentumun korunması

İki yalıtılmış nesne $ A $ ve $ B $ düşünün. $ A $ nesnesinin $ \ vec {F_ {AB}} $ üzerindeki bir nesne için $ B $ nesnesini kullanmasına izin verin.

$ \ Vec {F_ {AB}} $, $ B $ nesnesinde hareket eden tek güçtür, nesnenin momentumu aşağıdaki gibi değişir:

$$ \ vec {F_ {AB}} = \ frac {d \ vec {p_B}} {dt} $$

Momentum korunursa, $ B $ nesnesinin momentumu $ \ vec {F_ {AB}} $ oranında değişirse, başka bir şeyin ivmesi $ - \ vec olarak değişmelidir {F_ {AB}} $ .

Bizim örneğimizde (iki yalıtılmış nesneden) momentumu kaybedebilen diğer tek nesne, $ A $ nesnesidir. Bu nedenle, $ A $ nesnesi, ivmesini $ - \ vec {F_ {AB}} $ oranında değiştirir.

Ah, yeni Newton yasasını tekrar uygulayabiliriz. Bir nesnenin momentumu $ - \ vec {F_ {AB}} $ oranında değişiyorsa, bunun üzerinde net bir $ - \ vec {F_ {AB}} $ kuvveti olmalıdır.

$$ \ vec {F_ {BA}} = - \ vec {F_ {AB}} $$

Özetle, bu Newton'un üçüncü kanunu: her eylem için ($ \ vec {F_ {AB}} $), eşit ve zıt bir tepki var ($ - \ vec {F_ {AB}} $ veya $ \ vec { F_ {BA}} $).

5 comments
11 I wrestled a bear once. 07/26/2017
Ahbap on yaşında ....
6 Yashas 07/27/2017
SE'de yayınlanan cevaplar daha geniş bir topluluk içindir. Bir cevabın, OP'nin şartı yazarıyla sıkı bir şekilde sınırlanması gerektiği konusunda bir kural yoktur. Ayrıca, matematiksel ifadeleri cümlelerde ifade ettim.
2 Dan Henderson 07/27/2017
@Yashas ben daha fazla cevaplar onun matematik ile yaptım keşke. Metinden daha çok Tex ile çok sayıda cevap görüyorum ve gözlerim sadece bir çeşit sır gibi (using) gibi daha karmaşık notasyonların nasıl okunacağını bilmiyorum.
Yashas 07/28/2017
Bu cevabın tüm matematik kısımları kaldırılmış olsa bile, yine de bir cevap olurdu. Cevapta ciddi bir matematik yoktur; matematik kısmı tamamlayıcıdır. Matematiksel ifadeler ya da ayakta durmaz; Her matematiksel anlatım açıklandı. 10 yaşındaki kişi notasyonu anlayamasa bile, fikri anlayacaktır (aynı zamanda matematiksel ifadelerin her biri için yeterli açıklama verildiği zaman matematik sembollerinin ne anlama geldiğini tahmin edebilir).
1 Russell McMahon 07/31/2017
@Iwrestledabearonce. Çünkü 10 yaşındaydı. Öyle söylemesi hesabını sildi çünkü kurallar daha yaşlı olması gerektiğini söylüyor. Cevaplar gerçek ya da kavramsal olarak> 10 yaşından büyükler için yapılmalıdır. Muhtemelen.

Narasimham 07/25/2017.

İki static forces birbirini dengeleyerek hareket ederse, sonuç hareketi yoktur. Ortaya çıkan bir güç de yoktur.

Bununla birlikte, dinamik bir kuvvet herhangi bir vücuda etki ederse, tepkisi sadece nesnenin hareketiyle (dinamiği) gelir. Kuvvetle eşdeğer olduğunu ve başka bir statik D'Alembert'in kuvvetinin zıt yönde olduğunu söyleyebiliriz. Statik ve dinamik kuvvet ve yer değiştirme eylemleri arasındaki temel fark budur.

Başka bir örnek, düşen bir bedendir. Elde edilen hareketin as well as kuvvet vardır.

Enerjinin kaynağı dışında, serbest düşen bir cisim (yerçekimi) ve roket (dışarı atılan yakıt) dinamik olarak aynı şekilde çalışır.


MCon 07/28/2017.

Genel olarak çok iyi olan diğer cevaplardan çok farklı bir yaklaşımı ele alalım. Sadece çizeceğim; Birisi ilgilenirse, sadece bir yorum bırakın ve ayrıntılı bir zaman bulmaya çalışacağım (not: Ben İngilizce ana dil değilim, bu yüzden dil "biraz kapalı" olabilir, benimle kalın).

  • Bilimimiz aslında çevremizi araştırmak için kullandığımız bir yöntemdir.
  • Bu yöntem two bağımsız, ancak birbirine bağlı disiplinlere dayanmaktadır:
    1. Deneysel Bilim
    2. Tam (genellikle "Teorik" olarak adlandırılır) Bilim.
  • Deneysel, deneyi gizli nesnenin ne olduğunu bulmak için belirli sorular sorduğunuz bir oyun gibi, deneylerle Doğayı araştırmaya çalışır.
  • Tam Bilim, OTOH, has nothing to do with the real world ; teoremler (ya da eşdeğer matematiksel türevler) yoluyla bir dizi postula ve başlangıç ​​özellikleriyle başlayan matematiksel bir yapıdır.
  • İki paralel pistte koşuyor ve asla directly müdahale directly .
  • Bu iki "paralel" yi tutan ve onları (çok fazla) ayrıştırmalarını engelleyen şey aslında; Bilim adamları genellikle "trene geçiş" ya da "diğer trende" seyahat eden meslektaşları ile iletişim kuruyorlar.
  • Deneme yapan insanlar, hangi "postülalar" ın gözlemlenen davranışı açıklayabildiğini anlamaya çalışırlar.
  • Teorik çalışma yapan insanlar, seçilecek çerçevede ne olacağına "tahmin" etmeyi denemekte ve deney yapanların doğrulamasını istemektedir.
  • Bölüm neredeyse hiç bu kadar keskin değildir, ama arka planı anlamak faydalıdır.
  • Newton'un "yasaları", Tam Bilimi: Klasik Fizik'ini inşa etmek için kullandığı ifadelerden başka bir şey değildir. Onlar, Euclid'in "Beş Postülası" nın tam olarak aynı rolüne sahipler: Tamamen soyut bir yapı inşa etmek için temel teşkil ettiler.
  • Euclid Geometri, çevremizi anlamamıza ve manipüle etmemize izin veren harika bir çalışma yaptı, ancak kullanılabilecek tek şey değil (bkz: bourbakism ) ve diğer Euclidean geometrileri mümkün değildir (ve muhtemelen bizim gerçekliğimizin daha iyi bir temsili).
  • Aynı şey, Ay ve ötesindeki yörüngeleri hesaplamak için "yeterince iyi" olan Klasik Fizik için de söylenebilir, fakat daha modern Teoriler tarafından "yerine getirildi" (örneğin: Relativistik Mekanik ve Kuantum Mekaniği).
  • Böyle bir şey olduğunda, "Eski Teori" nin tamamen gözden düştüğü çok nadir olduğunda, normalde gerçekleşen şey, yeni, daha genel bir teori olan "özel bir durum" olur; Önceki postulates böylece yeni türler açısından “türetilmiştir” ve “açıklanmıştır”, böylece artık postüla benzer görünmüyorlar, yerine “gösteriliyorlar”; Ancak "gösteri", sonuçta başka bir grup iddiasız iddiada bulunur.
  • Nihayetinde, belirli postülat setlerinin seçilmesinin nedeni, deneylerimizin bu yöne işaret etmesidir; Newton'un üçüncü kanunu için, patenlerde dururken bir beyzbol topu atarsanız ne olacağını görmek kolaydır (ve düşmemeyi unutmayın). Diğer postulaların türetilmesi daha karmaşık bir konudur ve esasen deneme yanılma yoluyla gerçekleşir (yani: belirli bir miktar "gerçek" in gerçek olduğunu biliyorsunuz ve bu sonuçları elde etmek için varsayımlarınızı ayarlıyorsunuz). Bu nedenle, teorinizi doğrulamak için (yani: Deneysel Bilim trenine geri dönmek için) bazı açık olmayan ve henüz gözlemlenmemiş “gerçek” in “öngörülmesi” çok önemlidir.
5 comments
1 MCon 07/28/2017
Aşağı çekmek için nedenleri biliyor olabilir miyim lütfen?
chuxley 08/08/2017
Muhtemelen posterin yaşı. Daha genç bir posterin başına geçecek uzun bir cevap. Poster 10 yaşında. Her durumda 'kesin' teorik bilim hakkında katılmıyorum. Neyse; Bu cevabın tamamı ampirik yasalar ve bilimsel modeller / 'teori' arasındaki farkı ortaya koymak için gerçekten kaybolabilir.
MCon 08/08/2017
@chuxley: teşekkürler. Neden katılmamaya ilgi duyarım, ama sanırım bunu tartışmak için bir yer değil. Bunu "özel" yapmanın bir yolu var mı? (tabii eğer sen de ilgileniyorsan)
chuxley 08/08/2017
Emin. Özel mesajlar göndermenin bir yolu var mı? Varsa; bana bir tane yolla ve konuşabiliriz. Değilse e-postamı buraya göndereceğim.
MCon 08/08/2017
@chuxley: AFAIK yığın alışverişinde PM yok. Birkaç sohbet odası var (fizik chat.stackexchange.com/rooms/71/the-h-bar ), ama aynı sigortada olmanız gerekiyor (ve çuvalı vurmak üzereyim, yarın olacağım uçakta). Benim elimden gelenin adresi: ziobyte gmail dot com ... ama önümüzdeki birkaç gün çok yoğun olacağım. Teşekkürler.

PStag 07/25/2017.

İki parmak arasında bir yay bastırmayı hayal ediyorsanız, yay her parmağınızda aynı miktarda basar. Kolunuza benzer şekilde, eğer bir şeye karşı bastırırsanız, sadece kolunuzu düzleştiriyorsunuz, kolunuz sizi nesneninkiyle aynı yere itiyor.

Aynı şey bir roket için de geçerlidir, Yakıt patladığı zaman, her yöne doğru itilir. Patlama roketi, dünyayı aşağı doğru iterken yukarı itiyor.

2 comments
5 Beanluc 07/25/2017
Hayır, dünya değil. Egzost kütlesi.
4 Michael Kjörling 07/26/2017
Roket yakıtı normalde patlamaz. Bir roketin yakıtındaki bir patlama hemen hemen her zaman RUD olarak adlandırılan bir duruma yol açar, bu durumda rapid unplanned disassembly için bu kısa rapid unplanned disassembly . Roket yakıtı kontrollü bir reaksiyonda combusts (örneğin, yanma ile ilgili Wikipedia makalesinde, bir gaz olarak da olsa LH2 / LOX roketinin 2H₂ + O₂-> 2H₂O'su vardır). Ve elbette, nozulun tüm amacı, genişleyen gazların kuvvetini yönlendirerek, motorun (ve dolayısıyla takılı olduğu roketin) istenen yönde hareket etmesine neden olmaktır.

Related questions

Hot questions

Language

Popular Tags