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- 我們現在準備來學習牛頓第三定律
- 你也許已經聽說過 ...
- 人們總是在討論它
- 但在本視頻中, 我希望大家
- 真正明白牛頓的理論
- 他以拉丁文論述過
- (這裡翻譯成英語)
- 註: 牛頓是英國人, 但他以
- 拉丁文寫作, 因為那個時候, 人們
- 都以拉丁文寫作.
- 在當時, 拉丁文是一種很重要的語言.
- 言歸正傳, 對任意的作用, 總存在
- 大小相等方向相反的反作用. 又或者說兩個物體
- 之間的相互作用總是大小相等而方向相反的
- 牛頓說過不存在一個只受單向
- 作用力而沒有反向作用到
- 施力者的物體
- 為了說明清楚
- 設有一個 ... 我們接下來
- 討論這些例子
- 設這裡有一個 ... 物體
- 我使力推動它, 嘗試使它前進
- 這是我的手, 這 ... 是 ... 我 ... 的 ... 手
- 嘗試推動這個物體
- 施加一力, 在這個方向的一個淨力
- 致使它向右移動
- 也許這個物體靜止在
- 冰面上, 所以它可以動起來
- 設那裡是冰面 ... 看起來不太像冰
- 這樣的顏色就有點像冰了 ... 物體靜止在
- 它上面 ... 也許就像這樣的冰面
- 牛頓第三定律是這樣表述的
- "看! 我可以對物體施加一個淨力來推動它, 那個
- 淨力使物體加速
- 因為物體在冰面上, 可以忽略摩擦力
- 物體同時也會對我施加大小相等
- 方向相反的力.
- 一個大小相同但方向相反的力作用在我身上"
- 而直接但不十分直觀的證據是 ...
- 當它提到大小相等而方向相反的力
- 但直接的證據是
- 大小相等而方向相反的力作用到我身上
- 我的手可以感覺到壓力
- 我感覺到物體在推我. 你可以試試用手推動書桌
- 你會感受到書桌的反向作用 ...
- 顯然你向書桌施加一力 ... 讓我把力畫出來
- 設這是書桌, 我試圖去推它
- 我的手在這裡, 推動書桌
- 如果我對書桌使力推去
- 正如我現在做的那樣
- 我一邊錄影, 一邊推動書桌
- 你可以明顯看到我對書桌施力
- 如果我施加足夠的力, 我甚至可以
- 使它擾晃或者稍微傾斜, 正如我現在做的那樣
- 你可以感受到你手上的壓力
- 你的手掌被壓迫
- 這是因為書桌對你施加一個大小相反
- 但方向相反的力
- 如果書桌沒有對你施力, 你是不會感覺
- 到壓力的, 你會感到
- 手掌上完全沒有壓力的狀態
- 再來看一個例子.
- 設你在沙灘上散步
- 這裡有些沙, 如果你踏在沙粒上
- 設這是你的鞋子, 我試著把它畫出來
- 這是鞋子. 如果你踏在沙粒上
- 顯然你對沙子施加一個力
- 你對沙粒施加力
- 而力的大小與你的體重相等
- 也就是你與地球之間的引力作用
- 你的體重施加到沙子上
- 證據是被踏的沙粒會被移開
- 移動的沙粒將造成一個腳印
- 沙子被移開的原因是
- 它所受到的力很大
- 所以, 你顯然對沙子施加了力
- 但沙子同時也對你施加一個
- 大小相等方向相反的力
- 證據是甚麼呢? 嗯
- 如果你相信牛頓第二定律
- 如果你受到重力作用, 你應該
- 向下 (地心) 加速除非你受到另一個
- 與之平衡的作用力.
- 而平衡這個力的正是沙灘
- 向你施加的向上的力
- 以致作用在你身上的合力為零 ... 淨力為零
- 那就是為甚麼你可以站在地面上
- 不致於向地心加速的原因
- 再看一個例子.
- 這也許是關於牛頓第三定律最著名的例子
- 它是關於火箭的運動. 如果你在火箭中, 你知道
- 為了逃出大氣層, 又或你在太空中
- 沒有甚麼東西可以被你借力, 沒有甚麼東西可以被你推
- 動來加速. 因此, 唯一的方法就是將
- 燃料罐中的燃料排放出去, 通過適當
- 的化學作用來產生燃燒.
- 通過燃燒來排出氣體
- 排放氣體的速度相當高
- 每一個排放出來的氣體粒子將會受到一個力的作用
- 粒子質量雖然小, 但合力足夠大
- 因為速度相當高
- 以致它們的加速度驚人
- 由此火箭也受到一個大小相等方向相反的作用力
- 這些力是通過排放氣體而得的, 從而
- 即使沒有直接的借力體
- 火箭也獲得加速度. 它不過是排放
- 大量的東西, 使得那些東西以超高的速度
- 加速. 它對所有這些粒子施加力
- 而粒子同時也以大小相同方向相反的力
- 來加速火箭向前運動. 再看一個例子
- 假設你在太空中漂流
- 這個例子很有用
- 你不想太空中不會永遠地漂流下去
- 你不想這件事情發生
- 設一個太空人與機械臂分離
- 機械臂與太空船相連
- 他開始漂移
- 太空人可以做些甚麼來改變他的方向
- 從而漂回太空船去?
- 嗯 ... 如果向四周看去 ... 沒有甚麼東西可以借力
- 沒有牆可以借力
- 假設他沒有任何火箭噴射器或相似的東西可以利用
- 他可以做甚麼呢? 他可以做一件事
- 當你在太空中遇到類似的情況時
- 你可以抓緊那些最重的東西, 或者我應該說
- 質量最大的東西. 我們以後會解釋
- 質量與重量之間的區別
- 你應該在身上找一些質量
- 最大的東西, 把脫掉並拋棄它
- 你應讓把它拋向與運動方向相反的方向
- 或者這樣說
- 如果我在太空中漂浮著, 我把東西
- 拋出去 ... 讓我畫出來 ... 使它看起來像
- 太空人的手套 ... 這就是太空人的手套
- 嗯 ... 就這樣 ... 這是他的手
- 假設他找到一些儀器
- 找到一些儀器
- 然後他把它拋出去 ... 他們可以把身上
- 質量最大的工具脫下來丟掉
- 接下來將發生的是
- 一段時間後, 當他把物體推出去後
- 物體會對他施加一個力
- 他們在保持與物體接觸的時間內
- 持續對物體施力
- 在這段時間內, 物體加速的同時
- 也會向他或他的手
- 施加一個大小相等
- 方向相反的力
- 因此, 物體在那個方向加速的同時
- 太空人被推動並加速
- 他將沿這個方向加速
- 因此, 只要你向相反方向拋出物體
- 就能使太空人向太空船加速運動
- 而有望抓住某些東西