牛頓第二定律的常見表述是:物體加速度的大小跟作用力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,且與物體質(zhì)量的倒數(shù)成正比;加速度的方向跟作用力的方向相同。
牛頓第二定律只適用于質(zhì)點(diǎn)。對(duì)質(zhì)點(diǎn)系,用牛頓第二定律時(shí)一般采用隔離法,或者采用質(zhì)點(diǎn)系牛頓第二定律。
牛頓第二定律只適用于慣性參考系。慣性參考系是指牛頓運(yùn)動(dòng)定律成立的參考系,在非慣性參考系中牛頓第二定律不適用。但是,通過(guò)慣性力的引入??梢允古nD第二定律的表示形式在非慣性系中使用。
牛頓第二定律只適用宏觀問(wèn)題。解決微觀問(wèn)題必須使用量子力學(xué)。當(dāng)考察物體的運(yùn)動(dòng)線度可以和該物體的德布羅意波相比擬時(shí),由于粒子運(yùn)動(dòng)不確定性關(guān)系式(即無(wú)法同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定粒子運(yùn)動(dòng)的方向與速度),物體的動(dòng)量和位置已經(jīng)是不能同時(shí)準(zhǔn)確獲知的量了,因而牛頓動(dòng)力學(xué)方程缺少準(zhǔn)確的初始條件無(wú)法求解。也就是說(shuō)經(jīng)典的描述方法由于粒子運(yùn)動(dòng)不確定性關(guān)系式已經(jīng)失效或者需要修改。
牛頓第二定律只適用低速問(wèn)題。解決高速問(wèn)題必須使用相對(duì)論。由于牛頓動(dòng)力學(xué)方程不是洛倫茲協(xié)變的,因而不能和狹義相對(duì)論相容,因此當(dāng)物體做高速移動(dòng)時(shí)需要修改力、速度等力學(xué)變量的定義,使動(dòng)力學(xué)方程能夠滿足洛倫茲協(xié)變的要求,在物理預(yù)言上也會(huì)隨速度接近光速而與經(jīng)典力學(xué)有不同。
瞬時(shí)性:牛頓第二定律是力的瞬時(shí)作用效果,加速度和力同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失。
矢量性:向量F=m*向量a是一個(gè)矢量表達(dá)式,加速度和合力的方向始終保持一致。
獨(dú)立性:物體受幾個(gè)外力作用,在一個(gè)外力作用下產(chǎn)生的加速度只與此外力有關(guān),與其他力無(wú)關(guān),各個(gè)力產(chǎn)生的加速度的矢量和等于合外力產(chǎn)生的加速度,合加速度和合外力有關(guān)。
因果性:力是產(chǎn)生加速度的原因,加速度是力的作用效果h故力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。
等值不等質(zhì)性:雖然向量F=m*向量a,但m*向量a不是力,而是反映物體狀態(tài)變化情況的;雖然m=向量F/向量a,僅僅是向量F/向量a度量物體質(zhì)量大小的方法,m與向量F或向量a無(wú)關(guān)。
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