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1.4 再谈惯性定律

“力是运动发生的原因”,这是一般人都知晓的道理。“一个物体,无论是静止或在惯性作用下,还是在有其他力的作用下运动,这些都不能影响某一力对物体所起的作用。”这句话就是力的独立作用定律,是由牛顿运动定律(经典力学的基石)的牛顿第二定律推论出来的。意思说,各个力的作用效果是各作用各的,互不干扰。

如果没有学习过物理学,那么你一定会觉得这个惯性定律很奇怪,因为你的习惯思维与它恰恰相反。对于惯性定律,有这样一种普遍的错误认识:没有外来因素的影响,物体的原有状态就会一直持续。

惯性定律的内容是:任何物体在不受任何外力的时候,总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到作用在它上面的外力迫使它改变这种状态为止。需要注意的是,惯性定律只针对静止和运动两种状态。从这个定义我们可以得出,物体受到了力的作用有这样三种表现:①开始运动;②运动加快、变慢、停止;③直线运动变成非直线运动。

物体即使运动得再快,只要是匀速,那就没有任何力为其施加作用或者作用在它上面的力相互平衡。也可以理解成,只要物体的运动状态不属于上面所说的三种表现中的任何一种,那就说明在它身上没有力的作用。可见,科学思维与普通思维还是有很大区别的。在伽利略之前的时代,科学家们并没有意识到这一点。摩擦因为能够阻碍物体运动,根据上面的说法,所以它也是力的一种。

从常识来说,物体好像是个“足不出户”的人。其实,它们具有高度活动性。在没有影响运动能力的条件下,只要施加一点点力,它们就可以永远保持运动。物体只是停留在静止状态,而不是趋向于保持静止状态。“物体对作用于它的力是抗拒的”这也是错误的说法。

那么,物体运动为什么要“克服惯性”呢?

我们知道,自由物体绝对不会抗拒使它运动的力的作用。但是总会有这样一种说法:如果一个力量使物体运动,那么这个物体就会花费一点时间来“克服它的惯性”。

试问,究竟要克服什么惯性呢?

原来,一个物体要运动起来,是需要一定时间来获得足够的速度的。不论将要获得力的物体质量有多小,也不论这个力有多大,要想让物体获得足够的速度,时间是必要条件。有一个数学公式可以解释这个道理: Ft = mv F 代表力, t 代表时间, m 代表质量, v 代表速度。时间 t 是零时,等式的另一边 mv 的乘积也是零。由于物体的质量永远不可能是零,等于零的只能是速度。也就是说,如果没有时间让力 F 施加它的作用,物体就不可能产生运动。物体的质量越大,需要的时间就越长。正是这个原因,才让人们产生了误会,以为静止的物体想要运动就得“克服”自身的“惯性”。 K5Pk4aGhThhWpFRZu4w7T9AvTfzLJWDClFOrrzv6YYQcaCZokAde/Kr4ULdSdvPG

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