关于I.E.伊罗多夫《力学基本定律》中牛顿第二定律表述的疑问
关于伊罗多夫“力有时是速度的函数”的解答
嘿,这个问题问得特别到位,我当年啃伊罗多夫的《力学基本定律》时也琢磨过这个点!咱们一步步拆解来看:
首先先把伊罗多夫的原文摆出来,方便对照:
质点的质量与其加速度的乘积是该质点相对周围物体位置的函数,有时也是其速度的函数。这个函数被称为力。
为什么他说“有时”,而不是“始终”?核心在于不同场景下,力的依赖变量是不一样的:
力只和位置(或完全不依赖位置/速度)有关的情况
这类场景里,力和速度完全没关系。比如:- 近地面的重力:
G=mg,只要物体在地球表面附近,重力大小方向都恒定,和物体的运动速度毫无关系; - 弹簧的弹力:
F=-kx,只和弹簧的形变量(也就是质点相对弹簧原长位置的位移x)有关,不管弹簧拉着的物体是快动还是慢动,弹力只看当前的位置; - 恒力(比如光滑水平面上的拉力):大小方向都固定,既不随位置变,也不随速度变。
这些情况下,力就不是速度的函数,伊罗多夫说的“有时”就把这类情况排除在外了。
- 近地面的重力:
力和速度有关的情况
这类场景里,力的大小或方向会直接由速度决定,典型例子有:- 流体中的粘滞阻力:低速时是
f=-kv,高速时是f=-kv²,阻力的大小直接和速度的一次方或二次方成正比,速度为零的时候阻力也为零; - 洛伦兹力:
F=qv×B,带电粒子在磁场中运动时,力的方向由速度方向和磁场方向的叉乘决定,大小也和速度大小成正比——如果粒子静止(速度为零),洛伦兹力就消失了。
这些就是伊罗多夫说的“有时是速度的函数”的情况。
- 流体中的粘滞阻力:低速时是
总结一下:力的本质是物体间的相互作用,有些相互作用的强度/方向只由位置关系决定,有些则会受运动速度影响,所以伊罗多夫用“有时”来准确描述这种差异,而不是说力始终和速度挂钩~
内容的提问来源于stack exchange,提问作者Abhinav Dhawan
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