Mengapa Hukum Ketiga Newton benar-benar berfungsi?

user164594 08/13/2017. 10 answers, 18.239 views
newtonian-mechanics forces conservation-laws

Ayah saya menjelaskan kepada saya bagaimana roket bekerja, dan dia memberi tahu saya Hukum Ketiga Newton tentang gerak bekerja di sini. Saya bertanya kepadanya mengapa itu berhasil dan dia tidak menjawab. Saya telah menghabiskan lebih dari satu minggu memikirkan masalah ini, sekarang saya menyerah. Adakah yang bisa menjelaskan mengapa Hukum Ketiga Newton bekerja?

Untuk referensi, hukum ketiga Newton:

Untuk setiap tindakan selalu menentang reaksi yang sama: atau tindakan timbal balik dari dua tubuh satu sama lain selalu sama, dan diarahkan ke bagian yang bertentangan.

4 Comments
David Z♦ 07/31/2017
Karena ada sejumlah komentar yang tidak ditujukan untuk meningkatkan pos, dan bahkan yang tidak akan menghasilkan perbaikan besar karena OP tidak lagi ada, saya telah memindahkan komentar untuk mengobrol sehingga kami memiliki rekam dari mereka.
Mauro ALLEGRANZA 08/01/2017
Anda dapat membaca pembahasan asli Newton tentang Hukum 3 . Tapi Anda dapat mempertimbangkan juga penggunaan eksplisit dari hukum yang dibuat oleh Newton: kami memiliki sangat sedikit kejadian itu: Coroll.3 : konservasi quantity of motion , Scholium ke Coroll.6 : tabrakan badan keras, dan Coroll.2 ke Prop.76 : ketertarikan bersama. Dengan demikian, sangat sedikit tetapi sangat krusial terjadinya Hukum.
Jack R. Woods 08/07/2017
Jika pertanyaan Anda adalah "Mengapa hukum ke-3 Newton menjelaskan bagaimana roket bekerja?" bukannya "Mengapa hukum ketiga Newton bekerja?" kemudian "konservasi momentum" berfungsi sebagaimana disebutkan di bawah ini. "Sistem" dimulai dengan roket dan stasioner bahan bakar (dalam kerangka referensi itu). Jadi, untuk membuat roket bergerak ke satu arah, Anda harus "menembak" massa ke arah lain. (Ini adalah hukum ke-3 Newton.) Momentum didefinisikan sebagai kecepatan waktu massa (mv), sehingga massa roket kali kecepatannya dalam arah "naik" harus sama dengan massa bahan bakar kali kecepatan bahan bakar di arah bawah.
Jack R. Woods 08/07/2017
Penjelasan di atas adalah kasar, tentu saja, karena bahan bakar juga "mendorong" lebih banyak bahan bakar ke arah "naik" sampai akhirnya digunakan. Juga, bahan bakar yang dikeluarkan memiliki komponen kecepatan yang tegak lurus terhadap arah roket serta "lurus ke bawah". Namun, semua ini adalah ide dan Anda benar-benar tidak perlu menggunakan relativitas umum dan mekanika kuantum karena hukum Newton cukup baik untuk membawa kita ke bulan.

10 Answers


Cort Ammon 07/28/2017.

Why do you want to know?

Aku tidak bercanda. Itu sebenarnya pertanyaan penting. Jawabannya sangat tergantung pada apa yang ingin Anda lakukan dengan informasi yang Anda berikan.

Hukum Newton adalah model empiris. Newton mengadakan banyak penelitian tentang bagaimana hal-hal bergerak, dan menemukan seperangkat aturan kecil yang dapat digunakan untuk memprediksi apa yang akan terjadi pada, katakanlah, sebuah bisbol yang terbang di udara. Hukum "bekerja" karena mereka efektif dalam memprediksi alam semesta.

Ketika sains membenarkan pernyataan seperti "roket akan naik," ia melakukannya dengan menggunakan hal-hal yang kita anggap benar. Hukum Newton memiliki rekam jejak yang luar biasa yang bekerja untuk objek lain, jadi sangat mungkin mereka akan bekerja untuk roket ini juga.

Ternyata, hukum Newton sebenarnya aren't hukum dasar alam semesta. Ketika Anda belajar tentang Relativitas dan Mekanika Kuantum (QM), Anda akan menemukan bahwa ketika Anda mendorong alam ke ekstrem, hukum Newton tidak benar. Namun, mereka adalah pendekatan yang luar biasa baik dari apa yang sebenarnya terjadi. Sangat bagus sehingga kita sering tidak meluangkan waktu untuk membenarkan penggunaannya kecuali kita memasuki lingkungan yang benar-benar aneh (seperti dunia sub-atom tempat QM mendominasi).

Sains selalu dibangun di atas asumsi yang kita buat, dan selalu menantang asumsi-asumsi itu. Jika Anda memiliki latar belakang matematika, saya bisa menunjukkan bagaimana Hukum Ketiga Newton dapat dijelaskan sebagai perkiraan QM karena ukuran objek semakin besar. Namun, pada akhirnya, Anda akan berakhir dengan tumpukan matematika dan pertanyaan yang membakar: "mengapa QM bekerja." Yang Anda lakukan di sana adalah mengganti satu pertanyaan dengan yang lain.

Jadi dimana itu meninggalkanmu? Itu tergantung pada apa yang Anda benar-benar ingin tahu di tempat pertama. Satu pendekatan hanya akan menerima bahwa para ilmuwan mengatakan bahwa Hukum Ketiga Newton berhasil, karena telah diuji. Pendekatan lain adalah belajar banyak matematika tambahan untuk mempelajari mengapa itu bekerja dari perspektif QM. Itu hanya tendangan yang bisa menyusuri jalan sedikit sampai Anda benar-benar dapat mengatasi pertanyaan tentang QM.

Pilihan ketiga adalah pergi menguji sendiri. Ilmu pengetahuan dibangun di atas para ilmuwan yang tidak mengambil kata pendiri pada nilai nominal, keluar, dan membuktikannya sendiri, benar atau salah. Rancang percobaan Anda sendiri yang menunjukkan Hukum Ketiga Newton bekerja. Lalu pergilah ke sana dan coba buat alasan yang mungkin tidak akan berhasil. Uji mereka. Sebagian besar waktu, Anda akan menemukan bahwa hukum bertahan dengan sempurna. Bila tidak terus, kembalilah ke sini dengan eksperimen Anda, dan kami dapat membantu Anda mempelajari cara menjelaskan hasil yang Anda lihat.

Itu sains. Sains bukanlah tentang ruang kelas yang penuh dengan persamaan dan pekerjaan rumah. Ini tentang para ilmuwan yang mempertanyakan segala sesuatu tentang dunia mereka, dan kemudian secara sistematis mengujinya menggunakan metode ilmiah!

1 comments
2 David Z♦ 07/30/2017
Saya telah menghapus banyak komentar yang tidak berkontribusi pada tujuan meningkatkan jawaban.

probably_someone 07/25/2017.

Hukum Ketiga Newton adalah konsekuensi langsung dari pelestarian momentum, yang intinya mengatakan bahwa dalam sistem yang terisolasi tanpa gaya netto, momentum tidak berubah. Ini berarti bahwa jika Anda mengubah momentum satu objek, maka momentum objek lain harus berubah ke arah yang berlawanan untuk mempertahankan momentum total. Pasukan menyebabkan perubahan momentum, sehingga setiap gaya harus memiliki gaya reaksi yang berlawanan.

Dalam contoh roket Anda, roket dan bahan bakarnya melarikan diri membentuk sistem yang terisolasi. * Bahan bakar yang melarikan diri pada awalnya beristirahat, dan sekarang bergerak sangat cepat, sehingga jelas momentumnya telah berubah. Jadi roket, menjadi satu-satunya objek lain dalam sistem, juga harus mengubah momentumnya untuk melawan gas yang bergerak cepat. Dengan demikian roket memberikan tekanan pada gas, yang menghasilkan gaya yang sama dan berlawanan pada roket.

Tetapi sekarang Anda mungkin bertanya:

Why is momentum conserved?

Konservasi momentum berasal dari ide yang disebut Teorema Noether, yang menyatakan bahwa hukum konservasi secara umum adalah hasil langsung dari simetri sistem fisik. Secara khusus, pelestarian momentum berasal dari translation symmetry . Ini berarti bahwa perilaku sistem tidak berubah jika Anda memilih asal baru untuk koordinat Anda (secara berbeda, perilaku sistem hanya bergantung pada posisi komponennya yang relatif satu sama lain). Simetri ini ditemukan di semua sistem yang terisolasi tanpa gaya netto pada mereka karena secara efektif simetri ruang itu sendiri. Terjemahan simetri suatu sistem adalah konsekuensi dari homogeneity of space , yang berarti bahwa ruang adalah "sama di mana-mana" - panjang batang tidak berubah jika Anda meletakkannya di tempat yang berbeda.

Tetapi sekarang Anda mungkin bertanya:

Why is space homogeneous?

Dalam mekanika klasik, ini adalah salah satu asumsi dasar yang memungkinkan kita melakukan hal lain. Pada kenyataannya, menurut Relativitas Umum, ruang sebenarnya isn't homogen - melengkung di hadapan benda-benda besar. Tapi biasanya itu cukup dekat untuk homogen bahwa mekanika klasik bekerja dengan baik (gravitasi cukup sangat lemah, setelah semua), dan begitu asumsi homogenitas berlaku.

* Ini tanpa gravitasi. Jika gravitasi dimasukkan, sistem yang terisolasi akan mencakup massa gravitasi lainnya.

5 comments
24 user2357112 07/25/2017
Meminjam teorema Noether mungkin juga menjadi keajaiban di sini. Hubungan antara simetri terjemahan dan konservasi momentum sangat tidak jelas, dan bahkan jika Anda menerima bahwa hukum konservasi dan kesimetrian fisik saling terkait, tidak jelas mengapa momentum akan menjadi benda yang dilestarikan sebagai hasil dari simetri penerjemahan. (Juga, penanya adalah pura-pura 10.)
2 Cort Ammon 07/25/2017
Dan memperluas poin user2357112, pertanyaan berikutnya tentang "mengapa mekanika Lagrangian bekerja" adalah tempat yang agak menyakitkan untuk dituju. Yang sedang berkata, ini adalah jawaban yang akan I pilih untuk dipikirkan, saya hanya tidak tahu apakah saya ingin menjelaskannya kepada seorang anak berusia 10 tahun!
12 probably_someone 07/25/2017
@ user2357112 Jika Anda memiliki cara non-magis untuk menjelaskan mengapa momentum dilestarikan, saya akan senang mendengarnya. Teorema Noether adalah satu-satunya cara yang dapat saya pikirkan untuk menghubungkan hukum konservasi dengan sifat ruang yang jelas tanpa menerapkan mekanika Lagrangian secara langsung (karena itu akan memperbesar jawaban saya terhadap ukuran buku teks). Dalam pengalaman saya, lebih mudah untuk menerima bahwa beberapa ahli matematika banyak berusaha membuktikan bahwa hasilnya daripada mencoba dan mengatasinya dengan menjelaskan derivasi yang buruk.
8 jamesqf 07/26/2017
@probably_someone: Tetapi semuanya bermuara pada fakta bahwa pertanyaan "mengapa" pada dasarnya tidak dapat dijawab. Hanya cara kerja alam semesta.
24 probably_someone 07/26/2017
@jamesqf Saya tidak setuju. Ada tiga kemungkinan jawaban atas pertanyaan "mengapa": 1. Hal yang dipertanyakan muncul dari beberapa konsep lain yang lebih mendasar; 2. Hal yang dipertanyakan adalah salah satu asumsi yang kita buat yang memungkinkan kita memprediksi secara tepat sisa realitas; 3. Hal yang dipertanyakan telah diamati secara eksperimental sebagai kenyataan. Menandai pertanyaan sebagai "tidak dapat dijawab" membuat orang mengabaikan kesimpulan fisika.

Dvij 07/26/2017.

Tentang Mengapa Why Hal yang Valid untuk Ditanyakan dalam Fisika

Meskipun hampir semua jawaban dan komentar mengklaim bahwa tidak ada ruang nyata untuk menjelaskan why sesuatu terjadi atau bertahan dalam Fisika, tentu saja itu tidak benar. Anda dapat menjelaskan mengapa ada hukum ini atau itu dalam Fisika - dan bukan hanya dengan cara sepele yang mengatakan, "karena kami menemukannya untuk dipatuhi dalam eksperimen". Itulah alasan sosiologis di balik mengapa kami menulis makalah tentang itu dan mengapa kami memasukkannya ke dalam buku pelajaran kami. Itu tidak benar-benar menjelaskan apa pun tentang hukum itu sendiri why itu berhasil. Seperti yang dijelaskan Feynman dengan indah dalam video ini (atau sebagaimana Weinberg telah jelaskan di banyak tempat dalam buku yang luar biasa ini ), arti dari why adalah bisnis yang agak rumit dalam Fisika karena hal-hal berikut: Pada akhirnya, sebagaimana disebutkan dalam jawaban lain, kita akan menjelaskan bahwa hukum tertentu bekerja berdasarkan pada beberapa hukum dasar, yang kita tidak tahu mengapa bekerja. Ini, memunculkan pertanyaan, apakah kita benar-benar telah menjelaskan apa pun. Jawabannya, setidaknya untuk para ilmuwan, paling jelas, ya. Karena apa yang kita sebut hukum dasar memiliki kekuatan untuk menjelaskan semua undang-undang lainnya dengan cara yang minimal, dan dengan demikian, mereka adalah alasan why semua undang-undang lain bekerja.

Apa yang saya maksud dapat divisualisasikan dengan jelas dengan cara berikut: Misalkan Anda memiliki $ 100 $ hukum kerja yang berbeda untuk hal-hal yang berbeda. Kemudian, suatu hari yang indah, Anda menemukan bahwa ada satu hukum yang tidak hanya menulis ulang secara matematis yang cerdas dari undang-undang $ 100 $ dalam satu baris tetapi merupakan hukum tunggal yang benar-benar berbeda yang mereproduksi semua undang-undang $ 100 $ dan juga menghasilkan beberapa lainnya $ 200 $ undang-undang (yang Anda tidak tahu sebelumnya, tetapi Anda menemukan mereka untuk menjadi benar saat memeriksa ketika Anda mengetahui bahwa hukum tunggal magical baru ini memprediksi mereka menjadi hukum terpisah dari undang-undang $ 100 $ yang sebelumnya dikenal). Setiap orang yang berbicara secara logis akan menyebut hukum tunggal yang baru ditemukan sebagai alasan dari semua undang-undang $ 300 tersebut. Kami memiliki pekerjaan yang tertunda untuk menjelaskan undang-undang baru ini (yang kami tidak tahu apakah mungkin atau tidak) tetapi kami jelas telah menjelaskan asal-usul mereka $ 100 + 200 $ hukum dengan cara yang sangat ilmiah. Ketika (dan jika) kita entah bagaimana menjelaskan asal-usul undang-undang baru itu maka kita akan menjelaskan why undang-undang $ 300 itu bekerja dengan cara yang lebih baik tetapi itu tidak membuktikan bahwa penjelasan kita sebelumnya tentang why undang-undang itu bekerja bukanlah penjelasan sama sekali.

Pada Pertanyaan Why Hukum Ketiga Newton Bekerja

Saya akan memberikan penjelasan mengapa hal itu berhasil yang selanjutnya dapat dijelaskan lebih mendasar berdasarkan pada kerangka dasar alam yang paling mendasar yang kita kenal sekarang, Model Standar dan Relativitas Umum. Tetapi saya akan tetap berada dalam rezim penjelasan yang cukup klasik tentang mengapa hukum Newton yang ketiga bekerja.

Pertama-tama, itu doesn't bekerja sepanjang waktu! Saya pikir ini mungkin fitur yang paling diabaikan dan kurang dirayakan dari kehancuran hukum Newton. Saya akan sampai pada titik ini nanti. Biarkan saya pertama kali menjelaskan mengapa itu bekerja ketika berhasil dan itu akan membuat jelas ketika itu tidak berfungsi.

Mari kita pertimbangkan sistem partikel. Ada sesuatu yang disebut momentum di alam semesta ini yang tetap dilestarikan dalam semua proses yang terjadi (tautan ini dimaksudkan untuk menjelaskan bagaimana memikirkan mengapa kuantitas tertentu ditentukan dengan cara yang telah ditentukan). Dan setiap partikel memiliki momentum tertentu yang terdefinisi dengan baik. Sekarang, telah ditemukan bahwa pengaruh pengaruh eksternal pada suatu partikel, yang akan kita sebut force , happens pada seberapa cepat momentum suatu partikel berubah (beberapa pembaca akan tahu bahwa ini adalah hukum kedua, tetapi tidak bingung dengan definisi daripada hukum, lihat jawaban terkait). Sekarang, pertimbangkan dua partikel berinteraksi dengan cara tertentu. Karena momentum total harus konstan sepanjang waktu, satu partikel akan mendapatkan momentum pada tingkat yang sama dengan partikel kedua yang kehilangannya. Karena gaya hanya tingkat ini di mana partikel mengubah momentumnya, jika gaya pada salah satu partikel sama dengan kuantitas tertentu, katakanlah $ F $, maka itu akan menjadi $ -F $ pada partikel lain karena perubahan momen partikel-partikel ini hanya kebalikannya selama interval waktu.

Sekarang, garis pemikiran di atas akan rusak jika kita memiliki sesuatu selain partikel yang dapat memiliki momentum. Mungkin sulit bagi OP untuk memvisualisasikan (tetapi tidak ada cara lain), ada sesuatu yang disebut medan elektromagnetik yang tidak terbuat dari partikel (setidaknya secara klasik). Mereka hanyalah beberapa hal yang ada di alam semesta selain dari partikel. Dan kami telah menemukan bahwa bidang-bidang ini juga dapat memiliki momentum. Jadi, selama interaksi dengan partikel, mereka dapat membawa sebagian dari momentum (dalam arti tertentu) yang dimiliki partikel-partikel ini. Hukum ketiga Newton tidak memiliki alasan untuk berlaku dalam kasus ini dan memang, itu tidak berlaku secara umum dalam interaksi bidang-bidang ini dengan partikel .

Edit

Perhatikan bahwa fakta bahwa kita tahu mengapa hukum tertentu bekerja adalah fakta yang sangat dipahami oleh para fisikawan. (Dalam arti tertentu, sebagai konsekuensinya) Kita tahu ketika suatu alasan atau hukum tertentu tidak benar-benar menjelaskan why undang-undang lain bekerja bahkan jika hukum sebelumnya mereproduksi yang kemudian. Contoh utama adalah kasus-kasus di mana bahkan yang kemudian mereproduksi yang pertama dan dua adalah ekuivalen (atau ganda). Perhatikan bahwa dalam Mekanika Newton yang murni, seseorang tidak dapat mengidentifikasi hukum kekekalan momentum sebagai hukum yang lebih dalam karena tidak adanya 'teorema Noether' dan 'penemuan bahwa medan membawa momentum'. Dalam skenario seperti itu, mengingat hukum kedua Newton, baik konservasi momentum dan hukum ketiga Newton sebenarnya saling dual dan tidak satupun dari mereka menjelaskan mengapa salah satu dari mereka memegang . Ini membuatnya semakin jelas bahwa ada beberapa makna yang obyektif dan pasti ketika kita mengatakan sesuatu yang menjelaskan mengapa sesuatu yang lain dapat dipertahankan.


Jorge Perez 07/31/2017.

Hukum Ketiga Newton bekerja karena alam semesta mencoba bersikap adil. Jika Anda mendorong sesuatu, tidak masuk akal untuk tidak mendorong Anda kembali. Tangan Anda mendorong di atas meja, dan meja mendorong kembali sama kerasnya dengan tangan Anda. Jika tidak mendorong ke belakang, tangan Anda akan langsung melewati meja. Dunia benar-benar akan hancur tanpa hukum itu.

Berbagai hal berjalan melalui satu sama lain. Seorang perenang melewati air; Anda berjalan di udara sepanjang waktu. Namun dalam kedua kasus, semuanya secara harfiah memantul Anda. Molekul udara terpental dari tubuh Anda saat Anda bergerak, dan molekul air terpental dari tubuh Anda saat Anda berenang. Baik udara dan air mendorong kembali melawan Anda sama kerasnya dengan Anda mendorong mereka. Itulah mengapa Anda merasa resah ketika mencoba berjalan melawan angin, atau mengapa jauh lebih sulit untuk berlari di dalam air lebih dalam.

5 comments
10 JimmyJames 07/27/2017
Saya pikir Anda berada di jalur yang benar. Tidak yakin menggunakan istilah 'adil' sekalipun. Saya cukup yakin alam semesta tidak memberikan kejelasan tentang keadilan.
2 Jorge Perez 07/27/2017
Saya telah mengambil fisika, dan saya tahu cara kerjanya, tetapi saya mencoba menjelaskannya pada anak berusia 10 tahun.
2 JimmyJames 07/27/2017
Benar dan dari semua jawaban saya pikir ini adalah yang terbaik sejauh ini. Saya hanya menyarankan bahwa 'adil' menunjukkan niat dan dapat menghambat pemahaman. Ini berusia 10 tahun, ya, tapi itu pertanyaan yang cukup cerdas.
1 Vaibhav Garg 07/28/2017
Ini adalah satu-satunya jawaban yang berbicara dengan seorang anak berusia 10 tahun. Saya memiliki seorang putra yang berusia 9 tahun, dan saya memiliki gagasan yang cukup baik tentang kerangka konseptual yang anak-anak seusianya bangun pada saat ini di usia mereka. Semua "filsafat" dan "momentum" hanya menjawab air yang berlumpur.
1 Dvij 07/31/2017
Hal lain: "Jika tidak mendorong kembali, tangan Anda akan langsung menembus meja." Benar. Tetapi itu tidak menjelaskan mengapa hukum ketiga bekerja kecuali Anda berasumsi bahwa hal-hal tidak dapat melewati satu sama lain adalah aturan alam yang mendasar. Tapi seperti yang Anda lihat, selain jauh dari aturan mendasar, itu bahkan tidak benar secara umum. Segala sesuatunya berjalan melalui satu sama lain sepanjang waktu. Pernah mencoba berjalan melalui ruangan yang penuh dengan udara? ;-)

Mayou36 07/28/2017.

No !

Tidak ada yang bisa menjelaskan why itu berhasil. Orang hanya bisa menjelaskan how kerjanya. Tapi itu cerita yang sama sekali berbeda. Mereka mungkin menggunakan prinsip-prinsip yang lebih umum (coba ajukan pertanyaan ini dalam kursus lanjutan GR, mekanika atau yang serupa!), Tetapi jawaban semacam itu tidak akan berkontribusi pada "mengapa". Jika Anda tertarik pada matematika, Anda dapat melihat teorema Noether dan simetri untuk penjelasan teoretis (yang masih belum sepenuhnya menjawab alasannya).

Untuk alasannya: Hukum ketiga hanyalah sebuah pengamatan. Undang-undang ini berlaku dalam kerangka non-relativistik (mari tetap bersikap non-relativistik untuk menjaga situasi lebih sederhana, prinsipnya sama). Belum ada yang menemukan contoh tandingan, dan Anda juga tidak bisa menemukan salah satu contohnya. Secara umum dapat dikatakan bahwa hukum ketiga adalah formulasi yang berbeda dari konservasi momentum.

Mengapa bahkan ada hukum fisik? Mengapa ada alam semesta bukannya apa-apa? Kemungkinan besar, tidak ada jawaban untuk pertanyaan seperti ini.

Tujuan fisika adalah untuk menggambarkan objek di sekitar kita dalam istilah paling sederhana, dan memprediksi perilaku mereka. Jadi fisika sangat bagus dalam mengonversi why pertanyaan menjadi pertanyaan. Oleh karena itu, menanyakan sebanyak mungkin pertanyaan adalah hal yang luar biasa!

Lebih lanjut, hukum fisik apa pun yang muncul dengan subjek dapat dibatalkan jika ditemukan bukti yang bertentangan. Belum ada yang berhasil menemukan bukti yang bertentangan dengan hukum ketiga Newton - meskipun tidak tahu mengapa itu berhasil. Dan karenanya itu benar.

Tapi tetaplah dengan pertanyaan dan minat Anda, itulah cara yang tepat untuk belajar sains!

3 comments
1 Dan Henderson 07/27/2017
Dengan risiko menjadi tangensial sepenuhnya: why ada pertanyaan tentang sebab dan akibat, yang membuka pintu (atau haruskah saya katakan, lubang kelinci?) Pada diskusi tentang simultanitas relatif.
Dawood ibn Kareem 08/12/2017
Ini adalah jawaban yang bagus, karena fokus pada sifat observasi hukum fisik. Bayangkan sebuah alam semesta di mana hukum Newton tidak berlaku (atau, jangan memegang pada tingkat hal makroskopik sehari-hari). Pertanyaan tentang "bagaimana kita tahu kita memiliki alam semesta this , bukan that (non-Newtonian) satu" hanya memiliki satu jawaban - kami telah melakukan banyak pengamatan. Pertanyaan tentang " why kita memiliki alam semesta this , bukan that (non-Newtonian) satu" berada di luar lingkup fisika. Mungkin filsafat memiliki jawaban, atau agama, tetapi bukan sains. Hukum Newton hanyalah deskripsi alam semesta yang kita miliki, bukan ...
Dawood ibn Kareem 08/12/2017
... sindrom yang membutuhkan penjelasan.

Daniel Mahler 07/28/2017.

Fisika pada akhirnya tidak dapat menjawab pertanyaan mengapa ini, tetapi di sini ada 2 cara untuk memikirkannya:

cara yang sederhana

Apa artinya mendorong sesuatu, jika tidak mendorong sama kerasnya? misalnya Seberapa keras Anda dapat mendorong udara dengan tangan Anda?

cara yang lebih sulit

Hukum 3-rd secara matematis setara dengan (dan diperlukan untuk) konservasi momentum. Ini secara alami mengarah ke pertanyaan Why is momentum conserved? . Ini sebagian dapat dijawab oleh teorema Noether dan simetri ruang. Jika Anda berusia 10 tahun kemudian memahami teorema Noether akan menjadi tantangan besar, tetapi jika Anda menyukai pertanyaan 'mengapa' mereka adalah salah satu hal terdekat yang harus dijawab oleh fisikawan. Dalam hal ini pada dasarnya mengatakan bahwa karena hukum fisika seperti yang dinyatakan dalam koordinat Cartesian adalah sama di mana pun Anda meletakkan asal (sistem koordinat dan asalnya adalah penemuan buatan yang sewenang-wenang) secara matematis berarti bahwa momentum harus dilestarikan. Mengikuti logika argumen yang membenarkan yang membutuhkan pemahaman formulasi Lagrangian fisika.


Yashas 07/26/2017.

Hukum ketiga Newton adalah pernyataan ulang dari pelestarian momentum atau mungkin konsekuensi langsung dari hukum kekekalan momentum.

Kita bisa memahaminya secara matematis dengan mudah. Deskripsi matematis yang diberikan dalam posting ini tidak ketat tetapi cukup untuk memberikan intuisi yang diperlukan untuk memahami hubungan.


Newton's second law: definition of force

Hukum kedua Newton mendefinisikan kekuatan sebagai laju perubahan momentum. Ini dapat secara matematis dinyatakan sebagai:

$$ \ vec {F} = \ frac {d \ vec {p}} {dt} $$

di mana $ p $ adalah momentum dan $ t $ adalah waktu.

$$$$ hukum ketiga Newton & konservasi momentum

Pertimbangkan dua objek terisolasi $ A $ dan $ B $. Biarkan objek $ A $ mengerahkan sebuah kekuatan $ \ vec {F_ {AB}} $ pada objek $ B $.

Karena $ \ vec {F_ {AB}} $ adalah satu-satunya gaya yang bekerja pada objek $ B $, momentum objek berubah sebagai berikut:

$$ \ vec {F_ {AB}} = \ frac {d \ vec {p_B}} {dt} $$

Saat momentum dilestarikan, jika momentum objek $ B $ berubah pada tingkat $ \ vec {F_ {AB}} $, momentum dari sesuatu yang lain harus berubah pada tingkat $ - \ vec {F_ {AB}} $ .

Satu-satunya objek lain yang dapat kehilangan momentum dalam kasus kami (dua objek terisolasi) adalah objek $ A $. Oleh karena itu, objek $ A $ mengubah momentumnya pada tingkat $ - \ vec {F_ {AB}} $.

Yah, kita bisa menerapkan hukum kedua newton lagi. Jika momentum suatu objek berubah pada tingkat $ - \ vec {F_ {AB}} $, maka kekuatan net $ - \ vec {F_ {AB}} $ harus bertindak di atasnya.

$$ \ vec {F_ {BA}} = - \ vec {F_ {AB}} $$

Singkatnya, ini adalah hukum ketiga newton: untuk setiap tindakan ($ \ vec {F_ {AB}} $), ada reaksi yang sama dan berlawanan ($ - \ vec {F_ {AB}} $ atau $ \ vec { F_ {BA}} $).

5 comments
11 I wrestled a bear once. 07/26/2017
Bung berumur sepuluh tahun ....
6 Yashas 07/27/2017
Jawaban yang diposting di SE adalah untuk komunitas yang lebih luas. Tidak ada aturan bahwa jawaban harus benar-benar terbatas pada persyaratan penulis OP. Selain itu, saya telah menyatakan pernyataan matematika dalam kalimat.
2 Dan Henderson 07/27/2017
@Yashas Saya berharap lebih banyak jawaban melakukannya dengan matematika mereka. Saya melihat banyak jawaban dengan lebih banyak Tex daripada teks dan mata saya hanya sedikit berkaca-kaca (saya tidak tahu cara membaca beberapa notasi yang lebih kompleks, seperti yang menggunakan ∑).
Yashas 07/28/2017
Bahkan jika semua bagian matematika dari jawaban ini telah dihapus, itu masih akan menjadi jawaban. Hampir tidak ada matematika yang serius dalam jawabannya; Bagian matematika adalah tambahan. Ekspresi matematika juga tidak berdiri sendiri; setiap ekspresi matematika telah dijelaskan. Bahkan jika anak berusia 10 tahun tidak memahami notasi, mereka akan memahami ide tersebut (mungkin juga menebak apa arti simbol matematika yang diberikan bahwa setiap pernyataan matematika telah diberikan penjelasan yang cukup).
1 Russell McMahon 07/31/2017
@Iwrestledabearonce. Karena berusia 10 tahun. Mengatakan itu membuat akunnya dihapus karena aturan mengatakan dia harus lebih tua. Jawaban harus ditujukan kepada yang sebenarnya atau tidak> 10 tahun. Mungkin.

Narasimham 07/25/2017.

Jika dua static forces bertindak dengan menyeimbangkan satu sama lain tidak ada gerak yang dihasilkan. Tidak ada kekuatan resultan juga.

Namun jika gaya dinamis bekerja pada setiap benda, reaksinya hanya datang dengan gerakan (dinamika) objek. Kita dapat mengatakan itu setara dengan kekuatan dan gaya statis lain D'Alembert yang dibayangkan dalam arah yang berlawanan. Itulah perbedaan mendasar antara gaya statis dan dinamis dan aksi perpindahan.

Contoh lain adalah tubuh yang jatuh. Ada kekuatan as well as gerakan yang dihasilkan.

Kecuali sumber energi, tubuh yang jatuh bebas (gravitasi) dan roket (bahan bakar yang dibakar) bekerja secara dinamis dengan cara yang sama.


MCon 07/28/2017.

Mari kita mengambil pendekatan yang sangat berbeda dari jawaban lain, yang pada umumnya sangat bagus. Saya hanya akan membuat sketsa; jika seseorang tertarik hanya dengan memberi komentar dan saya akan berusaha mencari waktu untuk menguraikannya (catatan: Saya bukan bahasa ibu Inggris sehingga bahasa bisa "sedikit"; tahan dengan saya).

  • Ilmu kita sebenarnya adalah metode yang kita gunakan untuk menyelidiki lingkungan kita.
  • Metode ini didasarkan pada two disiplin independen, tetapi saling terkait:
    1. Ilmu Eksperimental.
    2. Tepat (sering disebut "Teoritis") Sains.
  • Eksperimental mencoba menyelidiki Alam dengan eksperimen, seperti permainan di mana Anda mengajukan pertanyaan spesifik untuk mencari tahu apa yang dimaksud dengan objek tersembunyi.
  • Ilmu yang Tepat, OTOH, has nothing to do with the real world ; itu adalah konstruk matematika, dimulai dengan seperangkat postulat dan berasal properti melalui theorems (atau derivasi matematika yang setara).
  • Keduanya berjalan di trek paralel dan tidak pernah benar-benar mengganggu directly .
  • Apa yang membuat kedua "paralel" dan mencegah mereka untuk menyimpang (terlalu banyak) adalah, sebenarnya, laki-laki; ilmuwan sering "beralih kereta" atau berkomunikasi dengan rekan-rekan yang bepergian di "kereta lain".
  • Orang yang bereksperimen mencoba memahami "postulat" mana yang dapat menjelaskan perilaku yang diamati.
  • Orang yang melakukan pekerjaan teoritis mencoba "memprediksi" apa yang akan terjadi adalah kasus-kasus tertentu (sering "aneh") dalam kerangka yang dipilih dan meminta para peneliti untuk memverifikasi.
  • Pembagian hampir tidak pernah begitu tajam, tetapi berguna untuk memahami latar belakang.
  • Newton "hukum" tidak lebih dan tidak kurang dari postulates dia digunakan untuk membangun Ilmu Exact: Fisika Klasik. Mereka memiliki peran yang sama dari "Lima Postulat" Euclid: mereka adalah fondasi yang membangun konstruksi abstrak sepenuhnya.
  • Euclid Geometry melakukan pekerjaan luar biasa untuk membiarkan kita memahami dan memanipulasi lingkungan kita, tetapi bukan satu-satunya yang dapat digunakan (lihat: bourbakisme ) dan geometri non-Euclidean lainnya yang mungkin (dan mungkin representasi yang lebih baik dari realitas kita).
  • Hal yang sama dapat dikatakan untuk Fisika Klasik, yang "cukup baik" untuk menghitung lintasan untuk Bulan dan seterusnya, tetapi telah "digantikan" oleh Teori yang lebih modern (misalnya: Mekanika Relatifistik dan Mekanika Kuantum).
  • Ketika sesuatu seperti ini terjadi, sangat jarang "Teori Lama" benar-benar didiskreditkan, yang biasanya terjadi adalah menjadi "kasus khusus" Teori baru, lebih umum,; Kumpulan postulates sebelumnya dengan demikian "diturunkan" dan "dijelaskan" dalam hal yang baru sehingga tidak terlihat seperti postulat lagi, mereka "ditunjukkan" sebagai gantinya; "Demonstrasi", namun pada akhirnya berada di kelompok lain dari pernyataan yang tidak dapat dibantah.
  • Pada akhirnya alasan mengapa seperangkat postulat tertentu dipilih adalah karena eksperimen kami menunjukkan arah itu; untuk hukum Ketiga Newton, mudah untuk melihat apa yang terjadi jika Anda melempar bola bisbol sambil berdiri di atas sepatu roda (dan berusaha untuk tidak jatuh). Menurunkan postulat lainnya adalah masalah yang lebih kompleks dan pada dasarnya hal ini disebabkan oleh trial-and-error (yaitu: Anda tahu sejumlah "fakta" adalah benar dan menyesuaikan asumsi Anda untuk mendapatkan hasil tersebut). Untuk alasan itu sangat penting untuk "memprediksi" beberapa fakta "yang tidak jelas dan belum teramati" untuk memvalidasi teori Anda (yaitu: untuk kembali ke kereta Ilmu Eksperimental).
5 comments
1 MCon 07/28/2017
Bolehkah saya tahu alasan untuk turun, silakan?
chuxley 08/08/2017
Mungkin usia poster. Ini adalah jawaban panjang yang akan melampaui kepala poster yang lebih muda. Poster itu berusia 10 tahun. Dalam hal apapun saya tidak setuju tentang ilmu teoritis yang 'tepat'. Bagaimanapun; Seluruh jawaban ini benar-benar dapat diringkas untuk menunjukkan perbedaan antara hukum empiris dan model ilmiah / 'teori'.
MCon 08/08/2017
@chuxley: terima kasih. Saya akan tertarik mengapa Anda "tidak setuju", tetapi saya kira ini bukan tempat untuk membahasnya. Apakah ada cara untuk melakukannya "secara pribadi"? (jika Anda tertarik juga, tentu saja)
chuxley 08/08/2017
Yakin. Apakah ada cara untuk mengirim pesan pribadi di sini? Jika ada; kirimkan saja saya satu dan kita bisa mendiskusikannya. Jika tidak saya akan memposting email saya di sini.
MCon 08/08/2017
@chuxley: AFAIK tidak ada PM di stack exchange. Ada beberapa ruang obrolan (fisika adalah chat.stackexchange.com/rooms/71/the-h-bar ), tetapi Anda harus menggunakan sekering yang sama (dan saya akan memukul karung, besok saya akan didalam pesawat). Alamat tempat sampah saya adalah: ziobyte di gmail dot com ... tetapi beberapa hari ke depan saya akan sangat sibuk. Terima kasih.

PStag 07/25/2017.

Jika Anda membayangkan mendorong pegas di antara dua jari, pegas menekan di setiap jari dengan jumlah yang sama. Sama halnya dengan lengan Anda, jika Anda mendorong sesuatu, Anda hanya meluruskan lengan Anda, lengan Anda mendorong Anda pergi sama seperti objek.

Hal yang sama berlaku untuk roket, Ketika bahan bakar meledak itu mendorong ke segala arah. Ledakan itu mendorong roket ke atas sebanyak itu mendorong bumi ke bawah.

2 comments
5 Beanluc 07/25/2017
Bukan, bukan Bumi. Massa buangan.
4 Michael Kjörling 07/26/2017
Bahan bakar roket biasanya tidak meledak. Ledakan dalam bahan bakar roket hampir selalu mengarah pada apa yang kadang-kadang disebut sebagai RUD, yang dalam hal ini adalah singkatan untuk rapid unplanned disassembly . Bahan bakar roket berbahan bakar dalam reaksi terkontrol (heck, artikel Wikipedia tentang pembakaran bahkan memiliki 2H₂ + O₂-> 2H₂O, meskipun gas, sebagai contoh) LH2 / LOX. Dan tentu saja, seluruh tujuan dari nosel adalah untuk mengarahkan kekuatan gas yang mengembang, menyebabkan mesin (dan dengan demikian roket terpasang) untuk bergerak ke arah yang diinginkan.

Related questions

Hot questions

Language

Popular Tags