Perché la terza legge di Newton funziona davvero?

user164594 08/13/2017. 10 answers, 18.239 views
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Mio padre mi ha spiegato come funzionano i razzi, e mi ha detto che la terza legge del moto di Newton ha funzionato qui. Gli ho chiesto perché funziona e lui non ha risposto. Ho perso più di una settimana pensando a questo problema, ora mi sto arrendendo. Qualcuno può spiegare perché la Terza Legge di Newton funziona?

Per riferimento, la terza legge di Newton:

Ad ogni azione si oppone sempre una reazione uguale: o le azioni reciproche di due corpi l'una sull'altra sono sempre uguali e dirette a parti opposte.

4 Comments
David Z♦ 07/31/2017
Dato che c'erano un numero di commenti che non miravano a migliorare il post, e anche quelli che non sarebbero stati realisticamente portati a miglioramenti importanti perché l'OP non è più presente, ho spostato i commenti in chat in modo da avere un registro di loro.
Mauro ALLEGRANZA 08/01/2017
Puoi leggere la discussione originale di Newton sulla legge 3 . Ma puoi considerare anche l'uso esplicito della legge fatta da Newton: ne abbiamo ben poche occorrenze: Coroll.3 : conservazione della quantity of motion , Scholium a Coroll.6 : collisione di corpi duri e Coroll.2 a Prop.76 : attrazione reciproca. Quindi, pochissimi ma importantissimi casi della Legge.
Jack R. Woods 08/07/2017
Se la tua domanda è "Perché la terza legge di Newton spiega come funzionano i razzi?" invece di "Perché funziona la terza legge di Newton?" quindi "conservazione del momento" funziona come indicato di seguito. Il "sistema" inizia con razzo e carburante stazionario (nel suo frame di riferimento). Quindi, per far andare il razzo in una direzione, devi "sparare" la massa nella direzione opposta. (Questa è la terza legge di Newton.) Momentum è definito come velocità di massa (mv), quindi la massa del razzo per la sua velocità nella direzione "su" deve essere uguale alla massa del carburante moltiplicata per la velocità del carburante nel verso il basso.
Jack R. Woods 08/07/2017
La spiegazione di cui sopra è ovvia, ovviamente, dal momento che il carburante "spinge" più carburante nella direzione "su" fino a quando non viene utilizzato. Inoltre, il carburante espulso ha una componente di velocità perpendicolare alla direzione del razzo così come "dritto verso il basso". Tutto sommato, tuttavia, questa è l'idea e non hai davvero bisogno di usare la relatività generale e la meccanica quantistica poiché le leggi di Newton erano abbastanza buone per portarci sulla luna.

10 Answers


Cort Ammon 07/28/2017.

Why do you want to know?

Non sto scherzando. Questa è in realtà una domanda importante. La risposta dipende davvero da cosa intendi fare con le informazioni che ti vengono fornite.

Le leggi di Newton sono un modello empirico. Newton ha condotto una serie di studi su come si muovono le cose, e ha trovato un piccolo insieme di regole che potrebbero essere utilizzate per prevedere cosa sarebbe accaduto, ad esempio, a una palla da baseball che volasse nell'aria. Le leggi "funzionano" perché sono efficaci nel predire l'universo.

Quando la scienza giustifica una frase come "il razzo salirà", lo fa usando cose che assumiamo vere. Le leggi di Newton hanno un enorme track record che funziona con altri oggetti, quindi è altamente probabile che lavoreranno anche per questo razzo.

A quanto pare, le leggi di Newton aren't realtà leggi fondamentali dell'universo. Quando apprendi la Relatività e la Meccanica quantistica (QM), scoprirai che quando spingi la natura fino agli estremi, le leggi di Newton non sono del quite corrette. Tuttavia, sono un'approssimazione straordinariamente buona di ciò che accade realmente. Così bene che spesso non ci prendiamo nemmeno il tempo per giustificare il loro utilizzo a meno che non entriamo in ambienti davvero strani (come il mondo subatomico in cui domina QM).

La scienza è sempre costruita sulla base delle ipotesi che facciamo, ed è sempre impegnata a sfidare queste ipotesi. Se avessi il background matematico, potrei dimostrare come la Terza Legge di Newton possa essere spiegata come un'approssimazione di QM quando la dimensione dell'oggetto diventa grande. Tuttavia, alla fine, ti ritroverai con una pila di matematica e una domanda scottante: "perché funzionano i QM". Tutto quello che fai lì è sostituire una domanda con un'altra.

Allora, dove ti lascia? Dipende da ciò che vuoi veramente sapere in primo luogo. Un approccio sarebbe semplicemente accettare che gli scienziati affermano che la terza legge di Newton funziona, perché è stata testata. Un altro approccio sarebbe quello di imparare un sacco di matematica extra per imparare perché funziona da una prospettiva di QM. Questo fa solo un po 'di calci in fondo alla strada fino a quando non riesci ad affrontare davvero le domande su QM.

La terza opzione sarebbe provarla tu stesso. La scienza è costruita su scienziati che non hanno preso la parola dell'establishment al valore nominale, se ne sono andati e lo hanno dimostrato a se stessi, nel bene o nel male. Progetta il tuo esperimento che mostra le opere della Terza Legge di Newton. Poi vai là fuori e cerca di inventare i motivi per cui potrebbe non funzionare. Provali. Il più delle volte, scoprirai che la legge regge perfettamente. Quando non regge, torna qui con il tuo esperimento e possiamo aiutarti a imparare come spiegare i risultati che hai visto.

Questa è scienza. La scienza non riguarda un'aula piena di equazioni e compiti a casa. Riguarda gli scienziati che mettono in discussione tutto il loro mondo, e poi lo sottopongono sistematicamente a test utilizzando il metodo scientifico!

1 comments
2 David Z♦ 07/30/2017
Ho cancellato una serie di commenti che non hanno contribuito allo scopo di migliorare la risposta.

probably_someone 07/25/2017.

La terza legge di Newton è una conseguenza diretta della conservazione della quantità di moto, che in sostanza dice che in un sistema isolato senza alcuna forza netta su di esso, la quantità di moto non cambia. Ciò significa che se cambi la quantità di moto di un oggetto, la quantità di moto di un altro oggetto deve cambiare nella direzione opposta per preservare la quantità di moto totale. Le forze causano cambiamenti nella quantità di moto, quindi ogni forza deve avere una forza di reazione opposta.

Nel tuo esempio di razzo, il razzo e il suo combustibile in fuga formano un sistema isolato. * Il combustibile in fuga era in origine a riposo, e ora si sta muovendo molto velocemente, quindi è ovvio che il suo slancio è cambiato. Quindi il razzo, essendo l'unico altro oggetto nel sistema, deve anche cambiare lo slancio per contrastare quello del gas in rapido movimento. Così il razzo esercita una forza sul gas, che genera una forza uguale e opposta sul razzo.

Ma ora puoi chiedere:

Why is momentum conserved?

La conservazione della quantità di moto viene da un'idea chiamata teorema di Noether, che afferma che le leggi di conservazione in generale sono un risultato diretto delle simmetrie dei sistemi fisici. In particolare, la conservazione della quantità di moto deriva dalla translation symmetry . Ciò significa che il comportamento di un sistema non cambia se si seleziona una nuova origine per le proprie coordinate (diversamente, il comportamento del sistema dipende solo dalla posizione dei suoi componenti l'uno rispetto all'altro). Questa simmetria si trova in tutti i sistemi isolati senza alcuna forza netta su di loro perché è effettivamente una simmetria dello spazio stesso. La simmetria di traduzione di un sistema è una conseguenza homogeneity of space , il che significa che lo spazio è "lo stesso ovunque" - la lunghezza di una canna non cambia se la metti in un posto diverso.

Ma ora puoi chiedere:

Why is space homogeneous?

Nella meccanica classica, questo è uno degli assunti di base che ci consente di fare qualsiasi altra cosa. In realtà, secondo la Relatività Generale, lo spazio in realtà isn't omogeneo - si curva in presenza di oggetti massicci. Ma di solito è abbastanza vicino alla omogenea che la meccanica classica funziona bene (la gravità è piuttosto spettacolare, dopotutto), e quindi l'ipotesi di omogeneità vale.

* Questo è in assenza di gravità. Se è inclusa la gravità, il sistema isolato includerebbe qualsiasi altra massa gravitazionale.

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24 user2357112 07/25/2017
Anche invocare il teorema di Noether potrebbe essere magico qui. Il legame tra la simmetria della traduzione e la conservazione della quantità di moto è estremamente non ovvio, e anche se accettate che le leggi di conservazione e le simmetrie fisiche sono collegate, non è chiaro perché la momentum sarebbe la cosa conservata come conseguenza della simmetria della traduzione. (Inoltre, l'interrogante è apparentemente 10.)
2 Cort Ammon 07/25/2017
E estendendo il punto dell'utente2357112, la prossima domanda di "perché funziona la meccanica lagrangiana" è un luogo piuttosto doloroso da percorrere. Detto questo, questa è la risposta I sceglierei a cui pensare, non so se avrei bisogno di spiegarlo a un bambino di 10 anni!
12 probably_someone 07/25/2017
@ user2357112 Se hai un modo non magico di spiegare perché la quantità di moto è conservata, sarei lieto di ascoltarla. Il teorema di Noether è l'unico modo in cui posso pensare di mettere in relazione le leggi di conservazione con le evidenti proprietà dello spazio senza invocare direttamente la meccanica lagrangiana (perché ciò aumenterebbe la mia risposta alle dimensioni del libro di testo). Nella mia esperienza, è più facile accettare che alcuni matematici si impegnino molto a provare quel risultato piuttosto che a cercare di aggirarlo spiegando male la derivazione.
8 jamesqf 07/26/2017
@probably_someone: Ma tutto si riduce al fatto che le domande del "perché" sono fondamentalmente senza risposta. È solo il modo in cui funziona l'universo.
24 probably_someone 07/26/2017
@jamesqf Non sono d'accordo. Ci sono tre possibili risposte a una domanda "perché": 1. La cosa in questione deriva da qualche altro concetto più fondamentale; 2. La cosa in questione è una delle supposizioni che facciamo che ci consente di prevedere correttamente il resto della realtà; 3. La cosa in questione è stata sperimentalmente osservata come vera. Etichettare domande come "senza risposta" porta le persone a scontare le conclusioni della fisica.

Dvij 07/26/2017.

Perché Why è una cosa valida da chiedere in fisica

Anche se quasi tutte le risposte e i commenti affermano che non esiste un vero spazio per spiegare why qualcosa accade o tiene in fisica, è, ovviamente, non vero. Puoi spiegare perché c'è questa o quella legge in Fisica - e non solo in un modo banale che dice "perché abbiamo trovato che si obbedire agli esperimenti". Questa è la ragione sociologica alla base del motivo per cui abbiamo scritto articoli a riguardo e perché l'abbiamo incluso nei nostri libri di testo. In realtà non spiega nulla della legge stessa sul why funzioni. Come Feynman spiega splendidamente in questo video (o come Weinberg ha spiegato in molti posti in questo fantastico libro ), il significato del why è un affare un po 'complicato in Fisica a causa di quanto segue: In definitiva, come accennato in un'altra risposta, spiegheremo che una certa legge funziona basandosi su alcune leggi fondamentali, che in realtà non sappiamo perché funzioni. Questo fa sorgere la domanda se abbiamo davvero spiegato qualcosa. La risposta, almeno agli scienziati, è ovviamente, un sì. Perché quelle che chiamiamo le leggi fondamentali hanno il potere di spiegare tutte le altre leggi in un modo minimale, e quindi, sono la ragione per why tutte le altre leggi funzionano.

Ciò che intendo può essere visualizzato chiaramente nel modo seguente: Supponiamo di avere leggi di lavoro diverse da $ 100 $ per cose diverse. Poi, un bel giorno, scopri che esiste un'unica legge che non è solo una riscrittura matematicamente intelligente di quelle leggi da $ 100 $ in una singola riga, ma è una legge singola in realtà diversa che riproduce tutte quelle leggi da $ 100 $ e ne produce anche altre Leggi di $ 200 $ (che non conoscevate in precedenza, ma le avete trovate valide al momento del controllo quando siete venuti a sapere che questa nuova magical legge unica prevede che siano leggi oltre alle leggi di $ 100 $ precedentemente note). Qualsiasi persona logicamente parlando chiamerebbe la legge unica recentemente trovata come la ragione di tutte quelle leggi da $ 300 $. Abbiamo il lavoro in sospeso di spiegare questa nuova legge (che non sappiamo se sia possibile o meno), ma abbiamo sicuramente spiegato l'origine di queste leggi da $ 100 + 200 $ in un modo molto scientifico. Quando (e se) in qualche modo spiegheremo l'origine della nuova legge, avremo spiegato why quelle leggi da $ 300 $ funzionano in un modo ancora migliore, ma ciò non dimostra che la nostra precedente spiegazione sul why queste leggi funzionassero non era un spiegazione a tutti.

Sulla questione del Why la terza legge di Newton funziona

Darò una spiegazione sul motivo per cui funziona, che può essere ulteriormente spiegato basandosi fondamentalmente sul quadro fondamentale della natura che conosciamo oggi, il Modello standard e la Relatività generale. Ma resterò nel regime delle spiegazioni abbastanza classiche sul perché la terza legge di Newton funzioni.

Prima di tutto, doesn't funziona sempre! Penso che questa sia forse la caratteristica più ignorata e meno celebrata della rottura delle leggi newtoniane. Verrò a questo punto più tardi. Lasciatemi prima spiegare perché funziona quando funziona e diventerà ovvio quando non dovrebbe funzionare.

Consideriamo un sistema di particelle. C'è qualcosa di chiamato momentum in questo universo che rimane conservato in tutti i processi che avvengono (il collegamento ha lo scopo di chiarire come pensare perché determinate quantità siano definite nel modo in cui sono state definite). E ogni particella ha un certo slancio ben definito. Ora, è stato scoperto che l'effetto di un'influenza esterna su una particella, che chiameremo force , è la rapidità con cui cambia la quantità di moto di una particella (alcuni lettori sapranno che questa è la seconda legge, ma non per confondilo con una definizione piuttosto che con una legge, vedi la risposta collegata). Ora, considera due particelle che interagiscono in qualche modo. Poiché la quantità di moto totale deve essere costante per tutto il tempo, una particella guadagnerà la quantità di moto allo stesso ritmo con cui la seconda particella la perde. Poiché la forza è semplicemente questa velocità con cui una particella cambia la sua quantità di moto, se la forza su una delle particelle è uguale ad una certa quantità, ad esempio $ F $, allora sarà $ -F $ sull'altra particella perché i cambiamenti in la quantità di queste particelle è esattamente l'opposto in qualsiasi intervallo di tempo.

Ora, la linea di ragionamento di cui sopra si romperà se abbiamo qualcosa di diverso dalle particelle che possono avere lo slancio. Potrebbe essere difficile visualizzare l'OP (ma non c'è altro modo), c'è qualcosa chiamato campi elettromagnetici che non sono fatti di particelle (almeno classicamente). Sono solo alcune cose che esistono nell'universo a parte le particelle. E abbiamo scoperto che questi campi possono anche avere slancio. Pertanto, durante un'interazione con particelle, possono portare via alcuni dei momenti (in un certo senso) che queste particelle hanno. La terza legge di Newton semplicemente non ha motivo di essere valida in questo caso e anzi, non è valida genericamente nelle interazioni di questi campi con le particelle .

Edit

Nota che il fatto che sappiamo perché certe leggi funzionano è un fatto molto ben compreso dai fisici. (In un certo senso, di conseguenza) Sappiamo quando un certo ragionamento o legge non spiega realmente why l'altra legge funziona anche se la legge precedente riproduce la successiva. Gli esempi principali sarebbero i casi in cui anche i successivi riproducono il primo e i due sono equivalenti (o duali). Si noti che nella Meccanica puramente newtoniana, non si poteva identificare la legge di conservazione dello slancio come una legge più profonda a causa dell'assenza sia dei "teoremi di Noether" sia della "scoperta che i campi portano lo slancio". In uno scenario del genere, data la seconda legge di Newton, sia la conservazione della quantità di moto che la terza legge di Newton sono in realtà duali tra loro e nessuno di essi spiega perché uno di essi detiene . Ciò rende ancora più chiaro che esiste un significato oggettivo e definito quando diciamo che qualcosa spiega perché qualcos'altro vale.


Jorge Perez 07/31/2017.

La terza legge di Newton funziona perché l'universo cerca di essere giusto. Se spingi contro qualcosa, non ha senso non farlo respingere contro di te. La tua mano spinge sul tavolo, e il tavolo si spinge indietro altrettanto forte contro la tua mano. Se non spingesse indietro, la tua mano passerebbe direttamente attraverso il tavolo. Il mondo andrebbe letteralmente in pezzi senza quella legge.

Le cose si attraversano a vicenda. Un nuotatore attraversa l'acqua; tu cammini per aria tutto il tempo. Ma in entrambi i casi, le cose ti stanno letteralmente rimbalzando. Le molecole d'aria rimbalzano sul tuo corpo mentre ti muovi e le molecole d'acqua rimbalzano sul tuo corpo mentre nuoti. Sia l'aria che l'acqua ti respingono con la stessa forza con cui li spingi. Ecco perché provi resistenza quando provi a camminare controvento, o perché è molto più difficile correre in acqua più a fondo è.

5 comments
10 JimmyJames 07/27/2017
Penso che tu sia sulla strada giusta. Non sono sicuro di usare il termine "giusto". Sono abbastanza sicuro che l'universo non dia lecchi sull'equità.
2 Jorge Perez 07/27/2017
Ho preso la fisica e so come funziona, ma sto cercando di spiegarlo a un bambino di 10 anni.
2 JimmyJames 07/27/2017
Giusto e di tutte le risposte penso che questo sia il migliore finora. Sto solo suggerendo che "equo" suggerisce l'intenzione e potrebbe inibire la comprensione. È un bambino di 10 anni, sì, ma uno che sta facendo una domanda abbastanza intelligente.
1 Vaibhav Garg 07/28/2017
Questa è l'unica risposta che parla a un bambino di 10 anni. Ho un figlio che ha 9 anni, e ho una nozione abbastanza buona della struttura concettuale che i ragazzi della sua età accumulano a questo punto della loro età. Tutta la "filosofia" e la "quantità di moto" rispondono solo a infangare le acque.
1 Dvij 07/31/2017
Un'altra cosa: "Se non spingesse indietro, la tua mano passerebbe direttamente attraverso il tavolo". Vero. Ma questo non spiega perché la terza legge funzioni a meno che non si presuma che le cose non possano passare attraverso l'altra è una regola fondamentale della natura. Ma come puoi vedere, oltre ad essere lontano da una regola fondamentale, non è nemmeno genericamente vero. Le cose si susseguono continuamente. Hai mai provato a camminare in una stanza piena d'aria? ;-)

Mayou36 07/28/2017.

No !

Nessuno può spiegare why funzioni. Le persone possono solo spiegare how funziona. Ma questa è una storia completamente diversa. Possono usare più principi generali (prova a fare questa domanda in un corso avanzato di GR, meccanica o simili!), Ma tale risposta non contribuirà al "perché". Se sei interessato alla matematica, puoi guardare al teorema di Noether e alle simmetrie per una spiegazione teorica (che ancora non risponde pienamente al perché).

Per il perché: la terza legge è semplicemente un'osservazione. La legge vale in any contesto non relativistico (restiamo non relativistici per mantenere le cose più semplici, i principi sono la stessa) situazione. Nessuno ha ancora trovato un contro-esempio e non puoi nemmeno aspettarti di trovarne uno. Più in generale si potrebbe dire che la terza legge è una diversa formulazione della conservazione della quantità di moto.

Perché esistono persino leggi fisiche? Perché c'è un universo invece di niente? Molto probabilmente, non c'è risposta a domande come queste.

L'obiettivo della fisica è descrivere gli oggetti che ci circondano nei loro termini più semplici e prevederne il comportamento. La fisica è quindi brava a convertire le domande su how domande. Pertanto, chiedere il maggior numero possibile di domande è fantastico!

Inoltre, qualunque legge fisica si presenti può essere invalidata se vengono trovate prove contrarie. Nessuno è riuscito a trovare prove contrarie alla terza legge di Newton, nonostante non abbia idea del perché funzioni. E quindi è vero.

Ma persisti con le tue domande e i tuoi interessi, questo è il modo giusto per imparare la scienza!

3 comments
1 Dan Henderson 07/27/2017
A rischio di essere del tutto tangenziali: why è una questione di causa ed effetto, che apre la porta (o dovrei dire, tana del coniglio?) Alle discussioni sulla simultaneità relativa.
Dawood ibn Kareem 08/12/2017
Questa è una grande risposta, perché si concentra sulla natura osservativa delle leggi fisiche. Immagina un universo in cui le leggi di Newton non reggono (o non reggono al livello delle cose macroscopiche quotidiane). La domanda su "come sappiamo di avere this universo, non that (non newtoniano)" ha una sola risposta - abbiamo fatto molte osservazioni. La domanda " why abbiamo this universo, non that (non newtoniano)" è al di fuori della portata della fisica. Forse la filosofia ha una risposta, o religione, ma non la scienza. Le leggi di Newton sono semplicemente una descrizione dell'universo che abbiamo, non ...
Dawood ibn Kareem 08/12/2017
... una sindrome che richiede una spiegazione.

Daniel Mahler 07/28/2017.

La fisica non può in definitiva rispondere a questo tipo di domanda, ma qui ci sono due modi per pensarci:

un modo semplice

Che cosa significherebbe spingere forte su qualcosa, se non lo spingesse altrettanto forte? ad esempio Quanto è difficile spingere l'aria con la mano?

un modo più difficile

La legge 3-ter è matematicamente equivalente a (e così richiesto per) la conservazione della quantità di moto. Questo porta naturalmente alla domanda Why is momentum conserved? . Questo può parzialmente essere risolto dal teorema di Noether e dalla simmetria dello spazio. Se hai 10 anni, capire i teoremi di Noether sarà una grande sfida, ma se ti piacciono le domande del "perché" sono una delle cose più vicine a cui i fisici hanno una risposta. In questo caso, in sostanza, afferma che, poiché le leggi della fisica espresse in termini di coordinate cartesiane sono le stesse indipendentemente da dove si collochi l'origine (il sistema di coordinate e la sua origine è un'invenzione artificiale arbitraria) implica matematicamente che lo slancio deve essere conservato. Seguendo la logica dell'argomento che giustifica ciò richiede la comprensione della formulazione lagrangiana della fisica.


Yashas 07/26/2017.

La terza legge di Newton è una riformulazione della conservazione della quantità di moto o forse una conseguenza diretta della legge di conservazione della quantità di moto.

Possiamo capirlo matematicamente abbastanza facilmente. La descrizione matematica fornita in questo post non è rigorosa, ma è sufficiente per dare l'intuizione necessaria per comprendere la relazione.


Newton's second law: definition of force

La seconda legge di Newton definisce la forza come il tasso di cambiamento della quantità di moto. Può essere espresso matematicamente come:

$$ \ vec {F} = \ frac {d \ vec {p}} {dt} $$

dove $ p $ è momentum e $ t $ è tempo.

$$$$ La terza legge di Newton e conservazione della quantità di moto

Considera due oggetti isolati $ A $ e $ B $. Consenti all'oggetto $ A $ di esercitare una forza $ \ vec {F_ {AB}} $ sull'oggetto $ B $.

Poiché $ \ vec {F_ {AB}} $ è l'unica forza che agisce sull'oggetto $ B $, la quantità di moto dell'oggetto cambia come segue:

$$ \ vec {F_ {AB}} = \ frac {d \ vec {p_B}} {dt} $$

Quando il momentum dell'oggetto $ B $ cambia ad una velocità $ \ vec {F_ {AB}} $, lo slancio di qualcos'altro deve cambiare al ritmo di $ - \ vec {F_ {AB}} $ .

L'unico altro oggetto che può perdere slancio nel nostro caso (di due oggetti isolati) è l'oggetto $ A $. Pertanto, l'oggetto $ A $ cambia il suo slancio al tasso di $ - \ vec {F_ {AB}} $.

Oh bene, possiamo applicare nuovamente la seconda legge di Newton. Se la quantità di moto di un oggetto cambia al ritmo di $ - \ vec {F_ {AB}} $, allora una forza netta di $ - \ vec {F_ {AB}} $ deve agire su di essa.

$$ \ vec {F_ {BA}} = - \ vec {F_ {AB}} $$

In poche parole, questa è la terza legge di Newton: per ogni azione ($ \ vec {F_ {AB}} $), c'è una reazione uguale e contraria ($ - \ vec {F_ {AB}} $ o $ \ vec { F_ {BA}} $).

5 comments
11 I wrestled a bear once. 07/26/2017
Tizio ha dieci anni ....
6 Yashas 07/27/2017
Le risposte pubblicate su SE sono rivolte a una comunità più ampia. Non vi è alcuna regola che una risposta debba rigorosamente limitarsi all'autore dei requisiti dell'OP. Inoltre, ho espresso le affermazioni matematiche nelle frasi.
2 Dan Henderson 07/27/2017
@Yashas Vorrei che più risposte lo avessero fatto con la loro matematica. Vedo molte risposte con più Tex che testo e i miei occhi sono solo un po 'smalti (non so leggere alcune delle notazioni più complesse, come quelle che usano Σ).
Yashas 07/28/2017
Anche se tutta la parte matematica di questa risposta fosse stata rimossa, sarebbe comunque una risposta. Difficilmente c'è una matematica seria nella risposta; la parte matematica è supplementare. Le espressioni matematiche non sono nemmeno sole; ogni espressione matematica è stata spiegata. Anche se il bambino di 10 anni non comprende la notazione, capirà l'idea (potrebbe anche indovinare cosa significano i simboli matematici dato che ogni affermazione matematica è stata data una spiegazione sufficiente).
1 Russell McMahon 07/31/2017
@Iwrestledabearonce. Due aveva 10 anni. Dire così ha cancellato il suo account perché le regole dicono che deve essere più vecchio. Le risposte devono essere indirizzate a persone reali o nozionali> di 10 anni. Probabilmente.

Narasimham 07/25/2017.

Se due static forces agiscono bilanciandosi l'un l'altro non c'è movimento risultante. Non c'è neanche una forza risultante.

Tuttavia, se una forza dinamica agisce su qualsiasi corpo, la sua reazione viene solo dal movimento (dinamica) dell'oggetto. Possiamo dire che è equivalente alla forza e un'altra forza statica di D'Alembert immaginata in direzione opposta. Questa è la differenza fondamentale tra la forza statica e dinamica e le azioni di spostamento.

Un altro esempio è un cadavere. C'è forza as well as movimento risultante.

Fatta eccezione per la fonte di energia, un corpo che cade liberamente (gravità) e un razzo (combustibile bruciato espulso) funzionano in modo dinamico allo stesso modo.


MCon 07/28/2017.

Facciamo un approccio molto diverso da altre risposte, che sono, in generale, molto buone. Mi limiterò a disegnare; se qualcuno è interessato basta lasciare un commento e cercherò di trovare il tempo per elaborare (nota: non sono madrelingua inglese quindi la lingua potrebbe essere "un po 'spenta"; sopportare con me).

  • La nostra scienza è in realtà un metodo che utilizziamo per indagare su ciò che ci circonda.
  • Questo metodo si basa su two discipline indipendenti, ma interdipendenti:
    1. Scienza sperimentale.
    2. Scienza esatta (spesso chiamata "teorica").
  • Sperimentale cerca di sondare la Natura con esperimenti, come un gioco in cui poni domande specifiche per scoprire qual è l'oggetto nascosto.
  • Exact Science, OTOH, has nothing to do with the real world ; è un costrutto matematico, a partire da un insieme di postulati e proprietà derivate tramite teoremi (o equivalenti derivazioni matematiche).
  • I due funzionano su binari paralleli e non interferiscono mai directly .
  • Ciò che mantiene questi due "paralleli" e impedisce loro di divergere (troppo) è, in realtà, uomini; gli scienziati spesso "cambiano treno" o comunicano con i colleghi che viaggiano sull'altro treno.
  • Le persone che fanno esperimenti cercano di capire quali "postulati" potrebbero spiegare il comportamento osservato.
  • Le persone che fanno un lavoro teorico cercano di "prevedere" che cosa accadrebbe sono casi specifici (spesso "strani") nella struttura scelta e chiedere agli sperimentatori di verificare.
  • La divisione non è quasi mai così nitida, ma è utile capire lo sfondo.
  • Le "leggi" di Newton non sono niente di più e niente di meno che i postulates che usava per costruire la sua Exact Science: Classical Physics. Hanno esattamente lo stesso ruolo dei "Cinque postulati" di Euclide: sono le fondamenta su cui costruire una costruzione completamente astratta.
  • La Geometria Euclidea ha fatto un lavoro meraviglioso per farci capire e manipolare l'ambiente circostante, ma non sono gli unici che possono essere usati (vedi: bourbakism ) e sono possibili altre geometrie non euclidee (e probabilmente una migliore rappresentazione della nostra realtà).
  • Lo stesso si può dire per la fisica classica, che è "abbastanza buona" per calcolare traiettorie per la Luna e oltre, ma è stata "superata" da teorie più moderne (ad es. Meccanica relativistica e Meccanica quantistica).
  • Quando succede qualcosa di simile è molto raro che la "vecchia teoria" sia completamente screditata, quello che normalmente accade è che diventa un "caso speciale" della nuova, più generale, teoria; L'insieme precedente di postulates è quindi "derivato" e "spiegato" in termini di nuovi, in modo che i postulati non assomiglino più, siano invece "dimostrati"; "dimostrazione", tuttavia alla fine risiede in un altro gruppo di asserzioni non dimostrabili.
  • In definitiva, la ragione per cui viene scelto un certo numero di postulati è perché i nostri esperimenti puntano in quella direzione; per la terza legge di Newton è facile vedere cosa succede se lanci una palla da baseball stando in piedi sui pattini (e non riesci a cadere). Derivare altri postulati è una questione più complessa e procede essenzialmente per tentativi ed errori (ad esempio: sai che una certa quantità di "fatti" sono veri e aggiusta le tue ipotesi per ottenere quei risultati). Per questo motivo è fondamentale "prevedere" un "fatto" non ovvio e non ancora osservato per convalidare la tua teoria (es: tornare al treno di Scienza Sperimentale).
5 comments
1 MCon 07/28/2017
Posso sapere le ragioni del downvoting, per favore?
chuxley 08/08/2017
Probabilmente l'età del poster. È una lunga risposta che andrebbe oltre la testa di un poster più giovane. Il poster ha 10 anni. In ogni caso non sono d'accordo sulla scienza teorica "esatta". Comunque; questa intera risposta può davvero essere ridotta a sottolineare la differenza tra leggi empiriche e modelli scientifici / "teoria".
MCon 08/08/2017
@chuxley: grazie. Sarei interessato al motivo per cui non siete d'accordo, ma suppongo che non sia questo il luogo per discuterne. C'è un modo per farlo "in privato"? (se anche tu sei interessato, ovviamente)
chuxley 08/08/2017
Sicuro. C'è un modo per inviare messaggi privati ​​qui? Se c'è; mandatene uno e possiamo discuterne. Altrimenti pubblicherò la mia email qui.
MCon 08/08/2017
@chuxley: AFAIK non ci sono PM nello stack exchange. Ci sono diverse chat room (la fisica è chat.stackexchange.com/rooms/71/the-h-bar ), ma lì devi essere sulla stessa miccia (e sto per colpire il sacco, domani sarò su un aereo). Il mio indirizzo di scambio è: ziobyte a gmail dot com ... ma nei prossimi giorni sarò molto occupato. Grazie.

PStag 07/25/2017.

Se immagini di premere una molla tra due dita, la molla preme su ogni dito la stessa quantità. Allo stesso modo con il braccio, se spingi contro qualcosa semplicemente stai raddrizzando il braccio, il tuo braccio ti allontana come l'oggetto.

Lo stesso vale per un razzo, quando il carburante esplode si spinge in tutte le direzioni. L'esplosione spinge il razzo verso l'alto tanto quanto spinge la terra verso il basso.

2 comments
5 Beanluc 07/25/2017
No, non la Terra. La massa dello scarico.
4 Michael Kjörling 07/26/2017
Normalmente il carburante per razzi non esplode. Un'esplosione nel carburante di un razzo porta quasi sempre a ciò che a volte viene chiamato RUD, che in questo caso è una scorciatoia per un rapid unplanned disassembly . Il combustibile per combusts in una reazione controllata (diamine, l'articolo di Wikipedia sulla combustione ha anche un 2H₂ + 2₂₂ rock>>>>>>>>,,,,,,,,,,,, rock rock rock rock rock rock rock rock rock rock rock rock rock rock rock rock rock rock rock rock rock rock rock rock rock,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, E, naturalmente, l'intero scopo dell'ugello è dirigere la forza dei gas in espansione, facendo muovere il motore (e quindi il razzo a cui è collegato) nella direzione desiderata.

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