用我的三定律解動(dòng)力學(xué)習(xí)題

1、用慣性力學(xué)三定律解力學(xué)習(xí)題馬英卓提要用我的慣性力學(xué)三定律在解力學(xué)習(xí)題方面可以把問題變得簡(jiǎn)單明了。變簡(jiǎn)單了，可不是什么技巧方法的問題，而是真理與謬誤的區(qū)別，是對(duì)力學(xué)基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)的變革。大中學(xué)物理教材中的相應(yīng)部分內(nèi)容應(yīng)該改變了，不能再浪費(fèi)千百萬大中學(xué)生的寶貴精力了。物理學(xué)上空的烏云也許真的出現(xiàn)了。一、慣性力學(xué)三定律1、廣義慣性定律：物體總保持其內(nèi)部的均勻空間時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。2、廣義慣性力定律：F=kmP內(nèi)3、廣義慣性運(yùn)動(dòng)定律：P外P內(nèi)=1/k×a注：要比較詳細(xì)地了解與理解此三定律的內(nèi)容請(qǐng)看我以前的論文，特別是我的名為引力與廣義力學(xué)、整體天體一文，特別是關(guān)于“力”概念一節(jié)（也可在“期刊網(wǎng)”打入

2、“引力”一詞搜索到）。在解題時(shí)，量綱系數(shù)k設(shè)為。附加說明：我在上一篇等效原理的對(duì)與錯(cuò)的文章里，“慣性力學(xué)三定律的物理意義”的“慣性力學(xué)三定律的幾種情況”一節(jié)里，應(yīng)該再加上第八種情況：（1）當(dāng)P內(nèi) =0時(shí)，其物理意義是表示在“沒有重力場(chǎng)的情況下（P外 = 0）物體的牛頓慣性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等效于有重力場(chǎng)情況下（P外 0）的自由落體與公轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”（都是失重狀態(tài)）；（2）當(dāng)P內(nèi) 0的情況下，“沒有重力場(chǎng)的情況下（P外 = 0）物體的加速狀態(tài)等效與有重力場(chǎng)情況下（P外 0）的物體的靜止?fàn)顟B(tài)”（都不是失重狀態(tài)）。這就是等效原理的真正的內(nèi)涵。二、例題例題1：在光滑水平桌面上有兩個(gè)物體互相接觸，在質(zhì)量為m1的物

3、體上施一水平的力f。設(shè)m1 =2kg、m2 =1kg、f =3牛頓。試求（a）兩物體間的接觸力F；（b）求兩個(gè)物體的加速度a傳統(tǒng)的解法：解：（a）設(shè)m1對(duì)m2 的作用力為F，m2對(duì)m1的反作用力為F（即為物塊的接觸力）。運(yùn)用力分析隔離法，（垂直方向的力分析略）對(duì)m1應(yīng)用牛頓第二定律得f F = m1a（1）對(duì)m2應(yīng)用牛頓第二定律得F = m2a（2）由（1）與（2）式得F = （3）（b）應(yīng)用牛頓第二定律由（2）用（1）式也可以得a = （米/秒2）。（4）我的解法：解：（a）力f的反作用力就是兩物體的廣義慣性力，我暫用f 也代表此廣義慣性力。依廣義慣性力定律得f = （m1+m2）P內(nèi)（5）

4、m2的廣義慣性力（也是接觸力）是F = m2P內(nèi) = m2 （6）（b）應(yīng)用廣義慣性運(yùn)動(dòng)定律得（P外 =0，水平方向重力場(chǎng)強(qiáng)度為零）P內(nèi) =aa =1 （米/秒2）。（方向略）（7）例題2：有兩個(gè)物體互相接觸在下落（m1物體在上面），在質(zhì)量為m1的物體上，向下施一垂直的力f。設(shè)m1 =2kg、m2 =1kg、f =3牛頓。試求（a）兩物體間的接觸力F；（b）求兩個(gè)物體的加速度a。傳統(tǒng)的解法略。我的解法： 解：（a）（與上面(5)與（6）式解法相同，為什么？讀者可以思考一下。）力f的反作用力就是兩物體的廣義慣性力，我暫用f 也代表此廣義慣性力。依廣義慣性力定律得f = （m1+m2）P內(nèi)（8）m

5、2的廣義慣性力（也是接觸力）是F = m2P內(nèi) = m2 （9）（b）依廣義慣性運(yùn)動(dòng)定律（此方向是說明物體在重力場(chǎng)內(nèi)，重力場(chǎng)強(qiáng)度P外 =g ，向下方向?yàn)檎＃┑胓 + P內(nèi) = a （為什么P內(nèi)前面的符號(hào)變?yōu)榧犹?hào)？讀者可以思考一下。）（10）a = g + P內(nèi) = g + 10 + （米/ 秒2）。（11）說明：（一）對(duì)上面兩個(gè)例題的傳統(tǒng)解法熟悉的人，我想是會(huì)辨別出傳統(tǒng)解法與我的解法的區(qū)別的，是會(huì)理解到我的解法的“簡(jiǎn)化”程度的。由于“力”有作用方式力與屬性力之分，原來的解法沒有“慣性力”（屬性力，原來虛構(gòu)性質(zhì)的慣性力不算。）之說，而我的解法則在分析習(xí)題時(shí)是必須要用到的。在此例題1與例題2中，

6、原來解法的“接觸力”是作用方式力，而m1對(duì)m2 的作用力的性質(zhì)是廣義慣性力（屬性力）。m2對(duì)m1的反作用力就是外力，而絕不是廣義慣性力。因此，力是接觸力也是廣義慣性力。（二）P內(nèi)與P外是原來力學(xué)體系里沒有的新的物理量，此新的物理量的加入具有重要的意義。它意味著原來力學(xué)沒有重視一個(gè)客觀事實(shí)，（許多人也注意到了這個(gè)事實(shí)，但沒有上升到理論核 心層次的認(rèn)識(shí)。）物體在受真正的外力（合外力不為零的外力，拋開外力性質(zhì)的重力）時(shí)，物體內(nèi)部就會(huì)有壓強(qiáng)梯度（從另一種角度來說，其空間不是各向同性。）。但是，壓強(qiáng)梯度是經(jīng)驗(yàn)層次的概念，必須上升為理論核心抽象的概念，于是，P 就是與此經(jīng)驗(yàn)層次的概念對(duì)應(yīng)的力學(xué)理論核心層次

7、的概念（也就是基本概念）。（三）廣義慣性“力“定律與廣義慣性“運(yùn)動(dòng)”定律的區(qū)分，廣義慣性力定律中的力與廣義慣性運(yùn)動(dòng)定律中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分離，正是反映了這樣的本質(zhì)：物體受到外力（也就存在與其反作用力的物體本身的廣義慣性力）與其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無“直接”關(guān)系。P內(nèi)在其兩個(gè)公式中都存在，其形式意義就是起到了連接兩個(gè)公式橋梁的作用。而本質(zhì)意義就是廣義慣性運(yùn)動(dòng)定律說明了物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)僅與物體的P內(nèi)有關(guān)，而與物體的“質(zhì)量”無關(guān)。物體有沒有受到外力的判定標(biāo)準(zhǔn)就是有沒有內(nèi)部的梯度值（P內(nèi)），也是判斷是否是處在真正的“慣性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”（失重狀態(tài)）中的標(biāo)準(zhǔn)。廣義慣性三定律本身就包含了“等效原理”，是等效原理的本質(zhì)認(rèn)識(shí)。有了廣

8、義慣性三定律，等效原理就完成了它的歷史使命。也就是說，有了我的廣義慣性三定律，如果誰還在專門探討“等效原理”已變得沒有任何意義了。（四）例題1與例題2中的物體分別是在沒有重力場(chǎng)（水平方向）與有重力場(chǎng)的空間內(nèi)的情況。如果按照傳統(tǒng)解題思路，要求出兩物體間的接觸力，都要經(jīng)過“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”這個(gè)彎路，而且是不同的大彎路，而用我的三定律來解，就避免了此彎路。（5）（6）與（8）（9）式的相同，就說明了這一點(diǎn)。也就是說，在我的廣義慣性三定律這里，把“力”與“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”分開來解決，問題就簡(jiǎn)化了。如果讀者基本上理解了我的“三定律”，可以舉一反三地做其他的例題，在不斷地用我的三定律解其他的例題過程中，你會(huì)體驗(yàn)到把問

9、題變得如此簡(jiǎn)單而帶來的快樂。傳統(tǒng)動(dòng)力學(xué)總是用“力”分析的角度來解決問題，這樣，在涉及到“運(yùn)動(dòng)”方面的問題時(shí)，往往多了一個(gè)到最后要“消掉質(zhì)量”這個(gè)環(huán)節(jié)的麻煩。而用我的三定律，就避免了此多余的環(huán)節(jié)，直接可以用“P”矢量分析來求解，思考將變得簡(jiǎn)單多了。更重要的是，通過加速度a，又可以轉(zhuǎn)化為直線、曲線等運(yùn)動(dòng)形式。而傳統(tǒng)的力學(xué)，是沒有這個(gè)兩個(gè)問題的區(qū)分的認(rèn)識(shí)的，是把力、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、運(yùn)動(dòng)形式混在一起的，從而加大了問題的復(fù)雜性。有人會(huì)問：“飛輪”的轉(zhuǎn)動(dòng)，怎么求其廣義慣性力，其反作用力又在哪？此問題在大學(xué)的教科書中，是屬于非慣性系問題。此飛輪的廣義慣性力的求解，對(duì)凡是熟悉理論力學(xué)的人來說不難。而其反作用力就是飛

10、輪本身的“張力”。如果此“飛輪”不絕對(duì)“均勻”，那么“多余的”廣義慣性力的反作用力就是“軸”。不均勻質(zhì)量分布的“飛輪”，其加快“軸”的磨損現(xiàn)象，就是此道理。我再說一說涉及一個(gè)有應(yīng)用價(jià)值方面的問題，飛機(jī)的壽命考察因素也應(yīng)該把它“加速”過程的“總和”因素加進(jìn)去，而不是簡(jiǎn)單地計(jì)算起飛降落的次數(shù)。因?yàn)榘磸V義慣性運(yùn)動(dòng)定律，會(huì)引起飛機(jī)內(nèi)部“壓強(qiáng)梯度”。三、物理學(xué)上空的烏云也許真的出現(xiàn)了我在前一篇名為萬有引力真的失靈了嗎文章里說：知識(shí)（包括理論）是“淘汰制”。那么，我的兩個(gè)“成就”又要淘汰了什么知識(shí)呢？本文將要“淘汰”原來的解題思路與解法，這是讀者在本文直接看到的。我認(rèn)為，我“發(fā)明”（也有發(fā)現(xiàn)因素）了慣性力

11、學(xué)三定律，是把原來“分立”狀態(tài)的牛頓三定律、伽里略的落體定律、“引力定律”、愛因斯坦的等效原理有機(jī)地結(jié)合在了一起。原來的“分立”狀態(tài)是說明還沒有認(rèn)識(shí)到“本質(zhì)”?？蓯垡蛩固拱雅ｎD力學(xué)歸于他的張量引力場(chǎng)方程的“一級(jí)近似”后（此說法容易給人一個(gè)誤導(dǎo)，以為他的方程才是“精確”的，進(jìn)而又是“高級(jí)的”，實(shí)際上恰恰相反。），又原封不動(dòng)地還給了牛頓，還給了大眾，以至于在今天，給中學(xué)生與大學(xué)生吃的還是“牛頓大眾咖喱午餐”，而愛因斯坦的理論卻成了特殊學(xué)位的“小灶”。我的“成就”就是把此“小灶”也變成了“大眾午餐”（可不是“咖喱”了）。然而，我也不愿意看到的是，我要淘汰的是愛因斯坦的“彎路”部分，此“彎路”部分正是

12、被今天科學(xué)界所“寵”的部分，此部分就是什么引力波、黑洞、引力透鏡等（因?yàn)樗鼈儧]有實(shí)在的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)）。我淘汰了牛頓的地球潮汐現(xiàn)象的月球引力原因的解釋（我在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)?huì)專題議論此方面的問題）。我要淘汰的是“我們與我們飯桌上的燒雞之間也有引力”。我要淘汰的是“引力無限延伸”，重力場(chǎng)有范圍。我要淘汰的是“任何質(zhì)量周圍都有引力場(chǎng)”，重力場(chǎng)僅在恒星、行星與部分整體性衛(wèi)星周圍存在（為什么？我將在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候再議論此問題）。我也許還要淘汰“白矮星”概念，因?yàn)榇烁拍钜彩恰叭f有引力”產(chǎn)生的。同時(shí)，我還又找了許多的麻煩，如地球潮汐現(xiàn)象的原因需要重新探討、我的三定律與物理學(xué)其他定律的關(guān)系需要重新調(diào)整等等。最后，有人也許

13、會(huì)問：你十九歲就開始決定研究“引力的本質(zhì)”，到如今已經(jīng)三十年了，你能不能用一句話說一說引力的本質(zhì)到底是什么？我只能再重復(fù)地說一句：引力的本質(zhì)就是引力是對(duì)“重力”本質(zhì)的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。引力本來“子虛烏有”，也是“虛構(gòu)力”。說引力是“子虛烏有”，誰都會(huì)說，然而我感到慶幸的是，我還原了愛因斯坦的本意，建立了新的力學(xué)三定律（有破也有立）。同時(shí)我也有了有待于繼續(xù)證實(shí)的“發(fā)現(xiàn)”重力場(chǎng)僅是在某些天體周圍出現(xiàn)的事（經(jīng)驗(yàn)命題）。今天有不少人說“科學(xué)要終結(jié)了”，這是感覺，僅局限在教科書中，當(dāng)然會(huì)有此種感覺。我們?nèi)藶榈匕选爸R(shí)”僵化，能不感到“終結(jié)”嗎！我們看一看人類思維的歷史就會(huì)知道，在我們?nèi)祟悗浊甑摹拔拿鳌笔分?，?/p>

14、們?nèi)祟惖乃季S創(chuàng)造了多少的“神話”，創(chuàng)造了多少“自然界”所沒有的東西。我們今天的“科學(xué)”是否還有被今后幾千年的人們才認(rèn)識(shí)到的在自然界中“莫須有”的許多東西。人類的文明史才幾千年，從“女媧”補(bǔ)天到今天的“黑洞”，是否在繼續(xù)創(chuàng)造“神話”。如果人類的歷史還會(huì)有幾萬年或幾百萬年，那么，我們今天的人類才是剛剛走出“大山溝”的中學(xué)生，在太空望遠(yuǎn)鏡里看到了光怪陸離的遙遠(yuǎn)的宇宙，在“加速器”里看到了像“蒼蠅亂飛”的基本粒子，不知道我們又要?jiǎng)?chuàng)造出多少“神話”來。我們?nèi)祟愡€很年輕。“引力神話”破滅了，說不上明天又創(chuàng)造出什么“神話”來。不過，既然今天我們?nèi)祟惸軌虻巧显虑?，我們?nèi)祟惖奈磥磉€是充滿希望的，被破壞了的生態(tài)圈，不僅僅是要恢復(fù)她，也許還要“人為”地創(chuàng)造出更合理的“生態(tài)圈”，讓子孫萬代生活在更合理的地球上。既然幾百萬年前就有“恐龍，那么幾百萬年后還應(yīng)該有生命活躍在地球上。那就看我們?nèi)祟愒鯓由拼钪娴拿髦榈厍蛄耍驗(yàn)榇笞匀唤o生命存在的條件太苛刻了。也許在今后的科學(xué)的歷史上，就像我們地球的氣候一樣，不會(huì)總有“晴天”，也不會(huì)總有“烏云”。參考文獻(xiàn)1馬英卓：引力是產(chǎn)生出來的，科學(xué)（科學(xué)美國人中文版