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作用力反作用力相等为什么

zhao_admin7个月前 (11-06)科学课件33

我想很多人也许一看到这个问题就会回答,这是定律,定理不需要解释
甚至可能有些人会觉得问这个问题很弱智

事实上,如果就如同万有引力被牛顿发现一样,问题实际上是有思考的必要的
同时我觉得和本题一样,万有引力也是这样的认识过程
所有就关于万有引力的认识,我觉得是如下过程,最后再归纳本题的解释
1:牛顿之前的所有人仅仅是发现了地上的物体总是往下掉,而不是往上飞的现象规律,而从不去想为什么,或者想不透为什么
2:牛顿在思考这个现象,认为并命名万有引力,只不过是把现象规律归纳为一种理论,而在理论上并没有超越民众的共识(公理本身就是一个理论),牛顿的优越性在于此理论不限于地球上物体,而是万物之间都就有引力,换句话来说就是理论涵盖范围提高到任何物质,是物理学对生活经验的提炼,并最后拥有了计算系数和方法
3:出于对物究其究竟的科学态度出发,万有引力之说仍仅仅是一种现象之说,并未触及本质,近现代的物理科学的更进步发展,逐渐使得万有引力具有实际的以基本物质现象规律为基础的依据,
万有引力实际上是空间物质(场)因物质占据而产生挤压扭曲,而扭曲的空间(场)对另一个物质产生场的挤压力在远近两端不均的体现,万有引力就变为空间物质(场)的相互作用范畴的学问解释了

同理,作用力和反作用力,也是这样
我仅仅以机械力学的微观角度出发
大家都知道,力的定义简单到太过于笼统,叫什么物体和物体的作用
作用这两个字简直就是太泛了,只不过初中物理提到物体相互作用的趋势,因此我们简单理解为力是一种趋势,这还勉强好理解.
但从根本上,我几乎没有在任何哲学或物理学有关的教科书或百科类读物里面看到关于力的合理解释,这里不如说说我对力的理解
我认为,力和其他所有物理基本概念一样,都是抽象提出,什么时间空间啊都是
空间是物质占据的排列形成,起参照是相互之间的,尺度参照是一定物质排列数量
运动则是排列位置的变化
时间更抽象,可以理解为空间物质排列以及移动的顺序,其参照本质上是等同于空间参照体系的自然标的,尺度参照是按一定物质运动为指标
注:尺度参照是定义其单位,但不属于概念
因此有个说法叫做没有绝对概念,我们只要知道概念的本质就行,除了计算需要,尺度概念是依靠参照而人为拟定,所以无关本质.

而力的概念我觉得定义为物质之间相互影响,使得打破各自在空间排列结构的程度(能力)
之所以我用了打破.....程度的概念
是涵盖了所谓趋势,趋势实际上看似乎宏观上未发生,而在微观上已经发生了,比如内部变形,电磁场扭曲,粒子距离变化.所有物质之间的相互作用实际上已经产生了,这与宏观物体是否运动无关,力的微观理解已经可以确定,宏观运动只是微观运动的持续作用,宏观反方向上阻碍不足而已.
而之所以我用了程度=能力的概念
是因为:能力是对力的一般生活化的直观理解,实际上很多时候,作用的程度就是反映能力的唯一指标,对于物理科学而言,是针对独立范畴独立定义的,我能举起100斤杠铃的程度,我的能力就是100斤,你是120,你能力就是120,这就是作用程度等同于能力的说法,将作用程度等同于能力使得力的大小概念容易理解

接下来去理解作用力和反作用力就好理解了
作用和反作用力不是特别词汇,仅仅是在对象角度出发而言
当两个物体(或者说空间不同位置的两个物质)发生了力的作用,也就是我所说的,微观上必然已经有一定变化程度
以机械物体举例,两个物体相互接触并有挤压趋势,产生相互推挤的力
在两个物体的接触面临界处,微观上必然有变形
如果两个物体宏观上不在此方向上运动,只是相互挤压,
显然,把两个物体看成一体,必然是左右两边受力相等,A的左边等于B的右边
而同时有可以分别分析,那么显然A必然受到B的作用力=A左边的受力,使得A平衡
同理B平衡的条件是收到A的作用力=B的右边,
那么显然A受到B=B受到A=整体两端受力其任一一个,方向成对而已
显然作用力=反作用力

那么有运动呢,这个情形怎么理解呢
首先,在机械力学上,完全可以已相对运动为依据,以A为参照物,那么如果B运动离开A,显然会脱离A直到完全脱离,完全脱离就没有相互影响,以此只要分析A和B相互接触即可,而与整体运动无关

那么最后要分析的就是在相互接触松紧程度的变化过程中,作用力和反作用力是否还是保持恒等呢,那么我给你一个思维模型
模型就是两个弹簧A和B,质量分别为M1,M2
A左端受力F1,B右端受力为F2,以A左端为参照系,则A左端为禁止,
基于上述模式,A和B仍然粘结一起,逐渐变形,直到脱离之前或被压缩到不在压缩,这个阶段作为分析阶段
参照A左端不动的参照系下,B右端发生运动,A和B交接处,同步于右端运动
设B右端运动速度为V,加速度为a,

现将A和B整体看待,显然是个整体弹簧,故整体重心的移动速度加速度皆为右端的一半
即V/2 和a/2
则整体合外力=(M1+M2)*a/2=F1-F2
则a=2(F1-F2)/(M1+M2)
现分开分析,设M1受到M2的作用力为F1' M2受到M1的作用力为F2'
求证F1'=F2' 是问题所在
M1的重心加速度=(F1-F1')/M1 则M1右端(即M2左端)的加速度为2(F1-F1')/M1
M2的重心加速度=(F2'-F2)/M2
则M2右端的加速度为2(F2'-F2)/M2
必然=a=2(F1-F2)/(M1+M2)
即2(F2'-F2)/M2=2(F1-F2)/(M1+M2)
两边同时乘以M2*(M1+M2)/2 为
(F2'-F2)(M1+M2)=(F1-F2)M2
分解有F2'(M1+M2)-F2M1-F2M2=F1M2-F2M2
即F2'(M1+M2)=F1M2+F2M1
F2'=(F1M2+F2M1)/(M1+M2)

以上是以A端左边为参照体系时候的F2'和F1和F2的关系
显然参照系改变时候,不影响结论
当我们把B右端作为运动参照系时候,同理也有F1'=(F2M1+F1M2)/(M2+M1)的结论
即和上式变量形式相对调,而F1M2的F2M1 的1和2相互换位后和不变,M1+M2的和也不变

因此F2'=F1'
则就是作用力=反作用力

分析是基于弹性变形为例
你可能会说,哪怕是机械变形,还存在非弹性变形等因素,这个模型只是理论模型
可是我要告诉你的是,物质之间作用受力,产生微观变形,其本质不消耗物质,皆为微观质点场的变形,在数学微分上理解变形程度就是相互作用能力,因此定性为正比,哪怕它变形系数正在变化,而我们只取瞬间,微分上定性为dy被定义为以dx作为指标,即dy=dx 则dy/dx=1,微分上力就是变形程度,当对实际作用体进行积分就是整体受力
因为微分上视为弹性变形,则积分也是弹性变形的积分,总值恒等

所以作用力=反作用力

另外还可以根据空间平移定律(或相关守恒定律)
将两物视为一体,则内部作用力在某个界合力必为零,而界的两端受力在两端看来是作用力和反作用力,而在界看来是一对互相制约的力,由于界的质量为零,则ma=0,故无论是否加速合外力总是零,所以两个力相互平衡,反向相反
这种理解,好比如你带着手套拍打棒球,在拍击瞬间
手套的厚度决定了,手套内外受力不相等
假如手套是薄的,则这种不相等的差异就逐渐减小
如果我们不带手套,视为手套质量为零,显然差异就是零
那么手套就是上面所谓的界,这个界的两边受力实际上是手和球相互作用力和反作用力
就把作用反作用力是不同物体的力,归纳为一个界(物体)的一定平衡力
所以他们必然相等