二、牛顿第二定律(Newton’s second law)

牛顿第二定律可表述为:物体所受合力大小与物体的动量随时间变化率成正比,合力的方向与动量P变化率的方向相同。

定律表达式为:

(1-14)

牛顿当时认为,一个物体(应理解为质点)的质量是一个与它的运动速度无关的常量。

因此,上式可写成:

(1-15)

在牛顿力学中,式1-14和式1-15是等价的。当物体速度接近光速时,其质量明显与速度有关,因而式1-15不再适用,而式1-14仍然是成立的。

从牛顿第二定律可以看出,在合力一定时,质量越大,加速度越小;质量越小,加速度越大。就是说,质量大的物体,改变其运动状态较难,反之,比较容易。说明质量反映了物体维持原有运动状态的能力。因此,将此质量称为“惯性质量”(inertial mass)。

几点说明:

(1)牛顿第二定律是力的瞬时作用规律。即瞬时的合力对应瞬时加速度。力与加速度之间具有瞬时性和同向性。

(2)牛顿第二定律表达式是矢量形式,在具体应用时,必须根据物体运动特征选取适当的坐标系,列出牛顿第二定律的分量式,解出分量后,可根据需要进行合成。

(3)这里讲的物体都是对质点而言的。