運(yùn)動(dòng)
有關(guān)運(yùn)動(dòng)的研究歷史
運(yùn)動(dòng)是人類(lèi)最習(xí)以為常的自然現(xiàn)象。但人類(lèi)史上各古文明中,只有古希臘人認(rèn)真研究過(guò)運(yùn)動(dòng)。亞里士多德的《物理學(xué)》闡述一套系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)理論,是古希臘人對(duì)運(yùn)動(dòng)研究的最高成就。亞里士多德把運(yùn)動(dòng)分為兩種:天然運(yùn)動(dòng)(如天體的圓周運(yùn)動(dòng)和物體的自由下落)和激發(fā)運(yùn)動(dòng)(如投擲或推拉一個(gè)物體)。亞里士多德認(rèn)為,力是物體保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。對(duì)于天然運(yùn)動(dòng),這個(gè)力來(lái)源于自身重力,對(duì)于激發(fā)運(yùn)動(dòng),則來(lái)源于外加力。
17世紀(jì),隨著伽利略等人對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究。人們意識(shí)到物體在不受外力的情況下,將保持原有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài);力不是維持運(yùn)動(dòng)的原因,而是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。這些認(rèn)識(shí)被牛頓總結(jié)為牛頓運(yùn)動(dòng)定律,得出了普適的運(yùn)動(dòng)方程,可以精確計(jì)算物體的運(yùn)動(dòng)軌跡。以此為基礎(chǔ),建立起了經(jīng)典力學(xué)。
20世紀(jì)初,愛(ài)因斯坦提出相對(duì)論,改變?nèi)祟?lèi)對(duì)時(shí)間和空間的觀念。運(yùn)動(dòng)的觀念也隨之修正。三維空間中的運(yùn)動(dòng)軌跡已不足以完整的刻劃運(yùn)動(dòng),要以四維時(shí)空中的軌跡(“世界線”)取代之。
三維運(yùn)動(dòng)空間和四維時(shí)空射影空間,愛(ài)因斯坦提出相對(duì)論后,四維時(shí)空射影空間開(kāi)始在物理學(xué)界走俏。其實(shí),愛(ài)因斯坦的四維時(shí)空,其三個(gè)獨(dú)立的空間坐標(biāo)和時(shí)間坐標(biāo)是緊密相關(guān)聯(lián)的,它們并非是四個(gè)毫不相關(guān)聯(lián)的獨(dú)立坐標(biāo),所以,愛(ài)因斯坦的四維時(shí)空恰好就是和三維運(yùn)動(dòng)空間完全等價(jià)的射影空間。
量子力學(xué)的出現(xiàn)也賦予運(yùn)動(dòng)以新的意義。在量子力學(xué)中,運(yùn)動(dòng)不再具有確定的軌道。運(yùn)動(dòng)方程(薛定諤方程)所描述的是系統(tǒng)波函數(shù)在全空間中的演化。路徑積分則認(rèn)為,物體運(yùn)動(dòng)并非沿著單一的路徑運(yùn)動(dòng),而是在(相空間里)起點(diǎn)和終點(diǎn)間所有可能的路徑上運(yùn)動(dòng)。
定義
機(jī)械運(yùn)動(dòng)
在物理學(xué)中,把一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體位置的變化稱(chēng)作為機(jī)械運(yùn)動(dòng),簡(jiǎn)稱(chēng)運(yùn)動(dòng)。
參照物
要判斷一個(gè)物體是否在運(yùn)動(dòng),必須選擇另一個(gè)物體作為標(biāo)準(zhǔn),這個(gè)作為標(biāo)準(zhǔn)的物體叫做參照物。對(duì)于同一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng),選擇的參照物不同,得出的結(jié)論也有可能是不同的。
運(yùn)動(dòng)和靜止的相對(duì)性
自然界中一切物體都在運(yùn)動(dòng),因?yàn)榈厍虮旧碓谧赞D(zhuǎn),所以絕對(duì)靜止的物體是不存在的。通常所描述的物體的運(yùn)動(dòng)或靜止都是相對(duì)于某一個(gè)參照物而言的。同一個(gè)物體是運(yùn)動(dòng)還是靜止,取決于所選的參照物,這就是運(yùn)動(dòng)和靜止的相對(duì)性。
相對(duì)靜止的條件:兩個(gè)物體向同一方向,以同樣的快慢前進(jìn)。
勻速直線運(yùn)動(dòng)
勻速直線運(yùn)動(dòng) 物體沿直線運(yùn)動(dòng)時(shí),如果在相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程都相等,這種運(yùn)動(dòng)叫勻速直線運(yùn)動(dòng)
路程
運(yùn)動(dòng)物體通過(guò)的路徑的長(zhǎng)度稱(chēng)為路程。在國(guó)際單位中,路程的單位是米(m)
比較物體運(yùn)動(dòng)快慢的三種方法
比較物體通過(guò)相等路程所用的時(shí)間的長(zhǎng)短,所用時(shí)間短的運(yùn)動(dòng)得快
比較物體在相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)路程的長(zhǎng)短,通過(guò)路程較長(zhǎng)的運(yùn)動(dòng)得快
物體通過(guò)的路程和時(shí)間都不相等時(shí),比較路程與時(shí)間的比值(單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程),比值大的運(yùn)動(dòng)得快
速度
做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體,單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程稱(chēng)為該物體運(yùn)動(dòng)的速度
速度公式
計(jì)算公式:v=st{\displaystyle v={\frac {s}{t}}} 國(guó)際單位:米/秒(m/s);常用單位:千米/時(shí)(km/h)
變速直線運(yùn)動(dòng)
物體沿直線運(yùn)動(dòng),如果在相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程不相等,這種運(yùn)動(dòng)就稱(chēng)為變速直線運(yùn)動(dòng)
平均速度
做變速直線運(yùn)動(dòng)的物體通過(guò)的路程除以所用的時(shí)間,就是物體在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度
平均速度公式
計(jì)算公式:v=st{\displaystyle v={\frac {s}{t}}} 國(guó)際單位:米/秒(m/s)
參見(jiàn)
運(yùn)動(dòng)方程
牛頓運(yùn)動(dòng)定律
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