违反牛顿定律?
立棍 2011-5-2物理
上初中时设想了一种模型
假设在真空里有个空心钢球。   在空心钢球中间放一个炸弹。  炸弹被我点燃了,爆炸后飞出两个碎片,携带着同样大的能量快速相反飞行。  
一个碎片直接装到钢球上,把能量传递给钢球。   另一个碎片没有直接撞到钢球,而是先撞到了钢球内壁的缓冲材料,缓冲材料消耗了一定动能转化为热量。于是这个碎片传递给钢球的能量小了很多。
由于钢球受到不平衡的力,所以向一个方向运动。

  在外界观察家看来,这个钢球忽然发热,同时向一个方向飞了起来。 这个钢球没有和任何东西相接处,却产生力,违反牛顿定律。




牛顿第一运动定律
  1·定义:一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持匀速直线运动或静止状态


牛顿第三定律

 要改变一个物体的运动状态,必须有其它物体和它相互作用。物体之间的相互作用是通过力体现的。并且指出力的作用是相互的,有作用力必有反作用力。它们是作用在同一条直线上,大小相等,方向相反。 而且同时产生同时消失,性质(重力,弹力,摩擦力等等)相同。
注意
  (1)作用力和反作用力是没有主次、先后之分[1]。同时产生、同时消失。   (2)这一对力是作用在不同物体上,不可能抵消。   (3)作用力和反作用力必须是同一性质的力。   (4)与参照系无关。
来自 物理
2
2011-5-2 18:32:17
1楼
你在里面装炸药,炸药爆炸属于系统内力做功。
牛顿第一定律的确有这个缺陷,没有考虑系统内力做功的特殊情况。特别是炸药这种情况,它属于化学能转化为机械能系统自身能量增加,没有外界对它做功。
其实我以前也想过类似问题比如:
一个硬币在桌上位置,却在高速旋转,取整个硬币为系统,硬币位移0,速度0,垂直高度变化0,机械能0了是吧..........
但是事实不是这样的,硬币旋转有系统内力,也是有机械能的..........
所以研究问题时最好选择容易研究的的系统,取外面钢球为一个系统,里面炸弹是一个系统更容易研究问题。
+1  科创币    乖乖乖   2012-06-19   那么现在路上跑的所有汽车都是违反牛顿定律的
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2楼
据各种牛顿,及动量守恒定理,球在左右晃动后将停在原位置。摩擦力是做功了,但是做功使弹片减速的同时,弹性材料也受摩擦力被加速。
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3楼
比如用高阻尼材料缓冲, 热量转化率超过百分之90。无任何弹性。
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2011-5-5 16:48:44
2011-5-5 16:48:44
立棍(作者)
4楼
没人完全的解释一下?
可以这么看,把三块物质简化成两个。    大球取代了一个炸弹碎块,与另一个碎片相撞,中间缓冲材料吸收能量。最终都静止。
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5楼
爱因斯坦也说了,牛顿定律就是经典力学,适用于慢速运动下的各种物理,像接近与光速运动时的物理现象就不一定成立了!所以是有缺陷的!
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6楼
LZ这道题我有点不理解。
假设中空球M,内炸药爆炸,炸药在球内左侧。为简化问题,此处假设炸药爆炸后,分裂成两块同等动量的物体,一块向左A,一块向右B。
向左的物体A先接触到球体M,产生向左的运动。然后右侧B再次撞击到右壁。

M静止,收到A的动量mv;然后又收到B的动量-mv。总系统动量恢复为0,所以最后应该保持静止。最多产生了位移罢了。
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7楼
回 6楼(okingkoom) 的帖子
我本来看懂了,看了你的我就看不懂了!
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2011-5-6 08:19:51
8楼
楼主理解有误,楼主应该是把钢球当成一个整体分析了吧,这种情况是不能用整体分析法的,当成整体分析是要在没有内力的情况下,或者已经确定内力不能造成运动状态或者其他性质的改变的情况下
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2011-5-14 23:29:05
2011-5-14 23:29:05
9楼
牛顿定律的动量表示形式能更好的帮你解决这个问题,其实牛顿定律本身就是以动量为基础而总结出来的,小球看似封闭,但却不能视为是孤立的系统,还有,内力这个词不要弄混。
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2011-6-14 22:59:57
2011-6-14 22:59:57
10楼
动量守恒定律属于新的理解。
牛顿第三定律是旧的表述,它就是被违反了,没有什么好说的。

借此我要声称热力学第二定律将来也会变成这样。被一新的表述取代,旧表述扎扎实实就是被违反了。
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11楼
就动量守恒定律来说,也有个很奇妙的现象。
站在滑板上挥舞大锤,可以让滑板行进吗?在考卷上答不行的都是些书呆子。书呆子没有亲自站在滑板上抡锤试试看。不实践出不了真知。
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2011-6-27 18:28:18
2011-6-27 18:28:18
12楼
引用第11楼dctyu于2011-06-14 23:15发表的  :
就动量守恒定律来说,也有个很奇妙的现象。
站在滑板上挥舞大锤,可以让滑板行进吗?在考卷上答不行的都是些书呆子。书呆子没有亲自站在滑板上抡锤试试看。不实践出不了真知。

这东西是要考虑摩擦力的  在考试的理想状况下滑板只会来回运动
不要把理想状况和现实情况混淆
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13楼
我初中的时候想出的一个模型是瘦人甩链球,最后问的老师没话说[s:319]
如果大家有人怀疑LZ的猜想的话,可以试试找个塑料袋,然后里面放上两瓶装满水的2.5L可乐瓶,然后向前甩(不要脱手)整个人会被拖动向前倒,很明显,从整体上来看,整个体系的质心发生了位移,所以肯定还是受到了力的,因为发生位移的前提是速度不为零,而原来整个体系速度为0,所以可得整个过程中存在加速度,也就受力了
PS:有人尝试以上实验时请把握好度,否则容易导致胳膊脱臼[s:333]
+1  科创币    jrcsh   2012-06-18   初中老师有什么好调戏的
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14楼
那个炸弹是外力吧,内力并不是一个几何上的内吧

如果一个蜗牛壳一样一圈一圈的东西……谁知道是内还是外……
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2011-6-28 16:56:16
15楼
接着LZ的问题下去,有两种情况,到底哪一种符合原理呢?

因为动量守恒,所以初末状态都是静止的。两种情况看上去都是空心钢球移动了一小段距离。不同在于
1、钢球内部所有物质的重心相对于钢球发生了位移,而重心相对于观察者没有位移。
2、钢球内部所有物质的重心相对于观察者发生了位移。

请注意两种情况都不会造成能量不守恒,也不会造成动量不守恒。
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2011-7-1 18:41:04
2011-7-1 18:41:04
16楼
你如果单独看钢球为系统,不包括炸药,则钢球就是受了外力,外力、内力,是相对的
但如果看整体,它的质心一定是不懂的。
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2011-7-3 21:55:33
2011-7-3 21:55:33
17楼
再回顾一个话题。咱曾经说过的违反牛顿定律。也不知那段时间为什么讲的无比罗利巴索。

现在就这样简单地说。如果你在蹭一把光速的梯子,那么无论你加速到怎样,那把光速的梯子永远都在,你可以用一个一成不变的方法一直蹭下去。人们找不到静止的以太,不能抓住以太,不能在以太中攀爬。却可以随地找到光速的电磁场,抓住光速,依靠光速攀爬。
在脚上安排装置,发射出电磁波,电磁波作用于手上的装置。在手上安排装置,发射出电磁波,电磁波作用于脚上的装置。巧妙的设计电磁波长和发射时机,能让你飞上天去。

https://www.kechuang.org/t/12826
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2011-7-10 22:26:31
2011-7-10 22:26:31
18楼
楼主能提出这个题目是很不错的。

不过这么简单的问题,能解的人却太少。

大家要考虑的不是能量不灭,而是动量不灭,或者动量守恒。从能量入手就错了。
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19楼
汽车怎么就动了,违反了吗?想想把!
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2011-7-12 16:50:08
2011-7-12 16:50:08
20楼
汽车的例子不妥 因为轮子连着地面。有摩擦力
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21楼
回 20楼(婺源寻芳) 的帖子
有外力。。。。
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2011-7-15 20:52:33
2011-7-15 20:52:33
22楼
那就想想最新的磁悬浮列车吧。
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23楼
Re:回 6楼(okingkoom) 的帖子
引用第7楼370596521于2011-05-05 20:15发表的 回 6楼(okingkoom) 的帖子 :
回 6楼(okingkoom) 的帖子
我本来看懂了,看了你的我就看不懂了!


没细看,不过我觉得人家说的是正解......
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2011-8-10 08:24:43
2011-8-10 08:24:43
24楼
你只是在定性分析    作用力的大小也是凭感觉老判断的   要具体计算  左边和右边分别用动量守恒  最后铁球动量为0    没有速度
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2012-6-18 11:40:08
2012-6-18 11:40:08
25楼
这个过程有做功呀。消耗能量。W=fscos  产生力了。
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26楼
楼主混淆了能量守恒和动量守恒。

球可以暂时因为重心改变而移动,但总重心是不动的。
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27楼
如果楼主的方法有效,那空间站的移动就省事多了。
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28楼
应该说是小球内的碎片对球做功了.....    就像某些时候你可以把地球当质点   但研究地球自转的时候就不能当质点了啊!!!
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29楼
火箭发射也没有外力啊···········
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2012-6-19 00:34:47
30楼
球动了,我理解为是时间差的问题。
球被一碎片撞了,所以移动,然后再被另一碎片撞了,这是两力相等相抵削,但球依然按惯性移动。缓冲材料的作用就是让力迟了一点到球体。
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31楼
回 楼主(2012) 的帖子
其实你的说法存在漏洞,漏洞在于没有假设各个部分的质量。
我把模型简化成一根水平的无重力真空中的管子,左端堵上缓冲材料,右端堵上刚性材料,缓冲材料会损坏,而刚性材料和管体不会损坏。中间的炸药爆炸时朝左右飞出质量速度相等的两块。

分析开始

爆炸——》碎块飞出——》碎块同时到达,此时分左右两部分分析。
右边的碎块碰到刚性材料后瞬间停止(速度对于地面为0),动量完全传递给管子结构,有能量转换为内能
左边的碎块陷入缓冲材料,过程中部分动量传递给管子结构,部分动量残余,残余动量I=碎块质量与速度的积,但是碎块本身完全进入缓冲材料内,且相对静止后,与管体结构融为一体,其给予管体结构的动量与另一半碎块的动量的大小相等
因为管体左右两部分受到的冲量等大反向,所以其本身最终是静止的。
从时间上来分析,碎块到达的瞬间管体结构应该是向右运动的,等到左边的碎块完全陷入并相对静止了以后,管体回归静止。

过程中的质心移动分析:因为对于各个部分的质量必须符合右边碎块撞击后完全静止的假设,也就是说在左边碎块陷入前,管体结构的质量与单个碎块的质量相等。
在此进一步假设下,从碎块到达的瞬间开始分析:

右碎块静止,管体结构以碎块飞行速度V朝右飞行,左碎块以V向左飞行,且处于接触缓冲材料的临界位置
这时候,把左碎块与管体结构作为整体进行分析,他们质量相等,减速过程相互给予等大反向的摩擦力,因此管体结构与左碎块的速度等大反向,因此具有等大反向的位移,因其两部分质量相等,位移矢量和为零,所以整体的质心位移为零,而剩下的一部分,也就是右碎块是静止的,因此全过程质心移动为零
所以说牛顿运动定律在宏观物体惯性参考系下还是适用的,全过程质心不移动。
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32楼
【全过程质心不移动】

这是关键。

所以球还是动不了多少。
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33楼
引用第32楼婺源寻芳于2012-06-19 09:08发表的  :
【全过程质心不移动】

这是关键。

所以球还是动不了多少。



球是动了的,但是质心确实是不动的,球移动的距离是碎块陷进缓冲材料的距离,而且运动方向是由原球心位置指向刚性碰撞点的方向。
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34楼
引用第33楼乖wall于2012-06-19 14:27发表的  :



球是动了的,但是质心确实是不动的,球移动的距离是碎块陷进缓冲材料的距离,而且运动方向是由原球心位置指向刚性碰撞点的方向。

.......


没错。结果楼主还是白忙一场。牛顿屹立不摇。
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35楼
这是俺高一的时候回答的问题.................好吧....现在我来澄清下..........根据动量守恒...炸弹爆炸时碎片遵循动量守恒.....爆炸后将球和内部物体当做系统....动量仍守恒.....所以末速度为0
过程变化请参考31楼........最终结果就是球向没有弹性材料的那一侧位移了一段.....然后静止...............
LZ在一年前的错误就是将能量和力直接联系在了一起其实能量和力的大小没有必然关系,有缓冲材料的一面力小了,但是作用时间长了,所以这道题应当用动量的理论去解释,而不是能量............
至于有些同学们翻出这种陈年老帖,俺实在是很无奈啊................
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36楼
引用第35楼powkp于2012-06-19 21:10发表的  :
这是俺高一的时候回答的问题.................好吧....现在我来澄清下..........根据动量守恒...炸弹爆炸时碎片遵循动量守恒.....爆炸后将球和内部物体当做系统....动量仍守恒.....所以末速度为0
过程变化请参考31楼........最终结果就是球向没有弹性材料的那一侧位移了一段.....然后静止...............
LZ在一年前的错误就是将能量和力直接联系在了一起其实能量和力的大小没有必然关系,有缓冲材料的一面力小了,但是作用时间长了,所以这道题应当用动量的理论去解释,而不是能量............
至于有些同学们翻出这种陈年老帖,俺实在是很无奈啊................



我才发现这货是陈年老坟,不过好久没做物理分析了,算是重温下高中生活吧
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2012-8-14 11:58:08
2012-8-14 11:58:08
37楼
首先,楼主对这个体系的运动判断错误:在外界观察家看来,这个钢球忽然发热,同时向一个方向飞了起来。
——它不会向一个方向飞的,因为动量是守恒的。最多左右晃动几下,但是系统的质心位置不变。
其次,楼主没能理解牛顿定律的精髓, 1·定义:一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持匀速直线运动或静止状态
如果把球看成是受力物体,那么里面的炸弹就是另外一个物体,那么球受到来自炸弹碎片的力,属于外力。因此命题不成立
如果把球和炸弹组成的系统看成是一个物体,那么球受到炸弹的力属于内力,最终这个系统的质心还是处在原来的位置上,故还是保持静止状态
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2012-10-13 21:35:01
2012-10-13 21:35:01
38楼
牛顿的定律只适用于地球!!在整个宇宙中是不合理的!!
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2012-10-15 21:45:18
2012-10-15 21:45:18
39楼
这是我看的第一个贴,所以必须的回一下,我的看法。
16楼是对的。
38楼是小孩。
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2012-10-16 01:08:33
40楼
这简单好解,火药爆炸电磁能不计的话,爆炸后所谓的热能不就是许多动量很大的分子么,再怎么缓冲摩擦还不都是动量守恒(我好像在挖坟)
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2013-7-20 16:57:06
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41楼
回 5楼(370596521) 的帖子
那弹片接近光速了么。。。
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2013-8-1 09:26:19
2013-8-1 09:26:19
42楼
Newton第一定律是来确定newton定律使用的惯性参考系的,更加现代的表述,自由粒子总保持静止或匀速直线运动。
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2013-10-25 13:46:03
2013-10-25 13:46:03
43楼
zhaokenb 发表于 2011-6-27 18:57
我初中的时候想出的一个模型是瘦人甩链球,最后问的老师没话说
如果大家有人怀疑LZ的猜想的话,可以 ...


你悬浮在空中再试一下。
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2014-1-30 11:30:24
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44楼
从中学的角度来看,研究对象要是质点。你的研究对象不能被看作质点,所以怎么分析都不对。
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2018-8-1 17:33:09
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45楼

根据拓扑学把钢球里面翻过来就会发现……炸药碎片不过是从前后撞了一下钢球罢了,钢球会静止的

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2018-11-17 05:04:25
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46楼
引用:dctyu 发表于11 楼的内容:
就动量守恒定律来说,也有个很奇妙的现象。站在滑板上挥舞大锤,可以让滑板行进吗?在考卷上答不行的都是些.....

你说的也并没有违背动量守恒啊?

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2019-2-20 16:04:14
2019-2-20 16:04:14
47楼

楼主讲的这个问题,同样遵循牛顿定律。即使是固体炸药爆炸产生的高压气体,在这里也是同样遵循的。牛顿定律不是那么容易推翻的。

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2019-8-17 13:21:03
2019-8-17 13:21:03
48楼

其实球就是一个缓冲材料,如果不是的话,碎片与球弹性碰撞,碎片相对球就永不停止


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49楼

可是这个钢球和地面接触了,并不是没有与任何物体接触接触。

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