作用与反作用的特性

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇作用与反作用的特性范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要:作用是自然界物质间相互依存的普遍现象,牛顿根据人们在长期生产中对这种现象的认识,总结出了基本的作用规,即“两个物体之间的作用力和反作用力,总是同时在同一条直线上,大小相等,方向相反”。或 F=-F。

关键词:作用 反作用 相互 力

一、“作用与反作用”物理性

1.作用力和反作用力的相对性;作用与反作用是一个相对的概念,作用力可以称为反作用力,反作用力也可称为作用力,只是选择的参照物不同。

2.即时性;作用力和反作用力是没有主次、先后之分;对于一对作用力与反作用力,不能说一个力是起因,而另一个力是结果;这两个力是同时产生、同时消失,同时变化的。

3.同性质的力;根据力的性质,可以将作用力分成弹性力、摩擦力、万有引力等,物质间不论以什么样的形式相互作用,这一对作用力和反作用力总属于同一性质的力。

4.作用效果;一对作用力和反作用力虽然是大小相等,方向相反,作用在一条直线上;但作用点是分别作用在两个物体上,作用力(反作用力)对某物体而言,它是独立的,它的大小,方向与该物体受其他物体作用的情况均无关系;即“力的独立作用原理”。 它们各有各的作用效果,其的作用效果可以相同,也可以不同;且不能求其合力。

5.作用力与反作用力的冲量; 冲量是力对时间的一种累积作用,它是矢量。正由于一对作用力与反作用力的大小相等,方向相反,并且作用的时间相等,所以它们的冲量也一定是大小相等方向相反的。对选定的由两个相互作用的系统而言,存在于它们之间的一对作用力与反作用力,在任何一段时间内冲量的矢量和总是为零。即存在于系统的内力不会改变系统的动量。同理可知对任何物体系,在不受外力或所受合外力为零时,该系统的总动量守恒。也可以说作用力与反作用力的冲量只能改变系统内某被作用物体的动量,而不能改变整个系统的动量。

6.一对作用力与反作用力的做功情况:功是力对空间的一种累积作用,它是标量,它的大小等于力沿受力点位移方向的投影与受力点位移大小乘积。哪么一对作用力与反作用力做的功是否还一定有大小相等、符号相反结果呢?请看实例;

(1)作用力与反作用力做的功可以大小相等、符号相反:

如图1所示情况的物体A和物体B之间的相互作用力和图2所示的A,B之间摩擦力的功是大小相等、符号相反。

(2)作用力与反作用力做的功可以大小相等、符号相同:如图3所示,放置于光滑水平面上的两个异种电荷且完全相同的带电物体A、B;当它们由静止开始在静电引力作用下各移动一段大小相等的位移,或两物体以相同的初速度分别向相反的方向运动,在任一段时间内通过的位移大小相等,则两物体间的相互作用力做大小相等的负功。

(3)作用力与反作用力做的功可以大小不等、符号相同

如图3中,若A、B两物体的质量不相等,则它们在相同的时间内完成的位移不相等,则两相互作用力做的功大小不等、符号相同。

(4)作用力与反作用力做的功可以大小不等、符号相反

如图4所示,物体A以一定速度V在上表面粗糙的木板B上滑动,木板B放在光滑的水平面上,在A、B两物体达到共同速度前,由于SA>SB则A、B两物体间的滑动摩擦力fAB和fBA做的功,其大小不等、符号相反。

(5)作用力与反作用力中可以是一个力做功,而另一个力不做功:

在图4中,若将木板B固定,则SB = 0,即物体A对B的滑动摩擦力fAB不做功,而B对A的摩擦力fBA依然做负功。再如图5所示,在光滑的水平面上放置两个带正电的球形物体,由静止释放B物体,则在B向右加速运动的过程中,B对A的作用力不做功,而A对B的反作用力做正功。

(6)作用力与反作用力都不做功:如图2中A和B之间压力和支持力,在物体的运动过程中都不做功。

二、相互作用力和平衡力的区别

1.相互作用力是大小相等、方向相反、两个力的性质是相同的。平衡力的两个力,大小相同、方向相反,两个力的性质可以是不同的。

2.平衡力的两个力可以单独存在;但相互作用的两个力不能单独存在,同时产生,同时消失。

3.相互作用力只涉及两个物体(施力物体同时也是受力物体);而平衡力要涉及三个物体(两个施力物体和一个受力物体)

4.相互作用力分别作用在两个物体上;且不能求其合力。而平衡力的两个力共同作用在一个物体上;其合力为零。

5.由牛二定律可知,F = mAa 和F = mBa;相互作用力具有各自的作用效果;平衡力具有共同的作用效果。

三、牛顿第三定律的局限性

一般来说牛顿第三定律是研究质点系运动规律的基础,它对经典力学系统中物体的相互作用都是成立的。

但是随着人们对物体间的相互作用的认识的发展,19世纪发现了电与磁之间的联系,建立了电场、磁场的概念;除了静止电荷之间有沿着连线方向相互作用的库仑力外,发现运动电荷还要受到磁场力即洛仑兹力的作用;运动电荷又将激发磁场,因此两个运动电荷之间存在有激发磁场的相互作用.那么,对于运动电荷之间的这种相互作用,牛顿第三定律就不适用了。

四、结语

由第三定律讨论可知,当两个物体不受外力作用而只有相互之间作用时,它们的总动量变化为零,即动量守恒。把这一结论推广到有多个物体组成的系统,就是更加普遍适用的动量守恒定律。在有电磁相互作用参与的情况下,动量的概念应从实物的动量扩大到包含场的动量;从低速到高速,从宏观到微观各个物理领域和各种相互作用;从实物粒子的机械动量守恒扩大为全部粒子和场的总动量守恒,从而使动量守恒定律成为普适的守恒定律。

参考文献:

[1]马文蔚:《物理学》(上)第五版 高等教育出版社,2006. 12.29~59页;

[2]程守洙:《普通物理学》(1)第五版 高等教育出版社 2003.8. 47~130页;

[3]李树松:《揭秘“超弦理论、M理论”的实质》. 硅谷2009. 3 月 1~2页;

[4]梁绍荣:《普通物理学》第一分册力学(第二版),高等教育出版社.2001.86~134页。