太空漫遊的背後 --- 力的原理 --- 牛頓運動定律

力的原理 --- 牛頓運動定律

牛頓運動第一定律
如果這裏一個桌子，我們不給它力量，桌子便會永遠留在那處。這是一件很自然的事情去認為，一個物件會靜止如果我們沒有給它力量。
另一方面，如果我們推那張桌子，它便會移動。如果我們停止推它，它也會立刻靜止。這種現像其實給我們一個錯覺，認為一定要施力量才可以力物件移動。
加利略的論點
在十六世紀，加利略對力量有新的了解。他指出一個物件減速至最後停低是因為有一種力量給那件物件，那就是摩擦力。他認為如果沒有摩擦力，物件會繼續移動的。
加利略的觀點最終被牛頓(1642 - 1727 )歸納成為牛頓運動第一定律：一件物件會維持靜止或均速移動如果沒有其他力量給它們即是說，每一種物件都有一種傾向去維持它的速度或靜止。如果一件物件是靜止的，它的速度便是0。如果一件物件是在移動的，它便會均速的移動。牛頓運動第一定律指出有一種力量才可以改變一件物件的速度。每一種物件都傾向維持自己的速度，包括0 速度在內。
慣性
一個物件的傾向去維持它的速度或靜止稱之為慣性。慣性在任何物件都發生。事實上，質量便是一件物件的慣性。越大質量的，所需的力量把它改變速度的力量也會越大。有很多小玩意也是有這個原理的。例如當我們從一層書裏面很快地拿走在下面的一本書，那一堆書不會倒下來，只會維持原本拿走的書的位置。這證明了一件靜止的物件傾向靜止。
當汽車加速時，乘客會傾向移向後面。當汽車減速或停下來時，乘客會向前移。這也是慣性的一種。安全帶就是為了安全而發明的物品。當我們戴上安全帶時，遇上意外，它會防止我們飛離座位，以保安全。
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牛頓運動第二定律
我們知道力量會令一樣物件的均速改變。現在我們想知道幾多的力量會令物件的速度產生什麼的改變。特別是，力量和加速，質量有什麼連繫。
在這裡看我們的實驗。
這個實驗證明加是一樣可以令物件加速。在同一個質量，兩倍的力會產生兩倍的加速率。兩倍的質量需要兩倍的力量才可維持同一個加速率。
這個實驗被確認為牛頓運動第二定律：在同一方向，加速率是和力量成正比例，加速率即和質量成反比例。
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牛頓運動第三定律
在這裡看我們的實驗。
車子和木板移動因為力阻在車的輪子和木板產生。在右手面的第一張圖我們可以見到車子的自由體圖。車子向右面加速因為有一種力 F 給它。這種力是木板施在車子上的。
在右手面的第二張圖我們可以見到木板的自由體圖。木板向左面加速，因為有一種力F' 給它。這種力是車子施在木板的。明顯地，F 和 F'是施在不同的方面的。另外，它們也施在不同的物件。 F 和 F' 稱之為作用力和反作用力。它們通常一起被產生的。如果有物件甲施力量在一個物件乙的話，物件乙一會施回力量物給物件甲。無論物物是靜止、在均速移動又或是在加速，作用力和反作用力都會存在。
在一對作用力和反作用力中的反作用力一定要被牛頓運動第一定律和第二定律才可以分別分辨出來的。現在，有一個木槐放在桌子上。從牛頓運動第一定律，我們知道這裡一定有一種反作用力 R'。這種反作用力R'是木槐施在桌子上的。那就必定有一種作用力R 由桌子施在木槐。
一對作用力和反作用力也可以從平均的力在分辨出來。在木槐上，它用它的重量。這重量是地球施在木槐上的。木槐靜止因為重量和作用力 R 被平衡。亦可以說，重量和作用力R 是平衡的力施在同一個物件上。但是，作用力和反作用力是施在不同物件上的。所以重量和作用力R 不是一對作用力和反作用力。
當物件甲施一種力量在物件乙，物件乙一定會施一種單位一樣但是方向調轉的力量在物件甲上。這便是牛頓運動第三定律。
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摩擦力地心吸力牛頓運動動定律建議實驗