Warum funktioniert Newtons Drittes Gesetz eigentlich?

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

Mein Vater erklärte mir, wie Raketen arbeiten, und er sagte mir, dass Newtons Drittes Gesetz der Bewegung hier gearbeitet hat. Ich fragte ihn, warum es funktioniert und er antwortete nicht. Ich habe über eine Woche über dieses Problem nachgedacht, jetzt gebe ich auf. Kann jemand erklären, warum Newtons Drittes Gesetz funktioniert?

Als Referenz ist das dritte Gesetz von Newton:

Bei jeder Handlung ist immer eine gleichberechtigte Reaktion entgegengesetzt: oder die gegenseitigen Handlungen zweier Körper aufeinander sind immer gleich und auf gegensätzliche Teile gerichtet.

4 Comments
David Z♦ 07/31/2017
Da gab es eine Reihe von Kommentaren, die nicht darauf abzielten, die Post zu verbessern, und selbst diejenigen, die nicht realistisch zu großen Verbesserungen führen würden, weil das OP nicht mehr vorhanden ist, habe ich die Kommentare verschoben, um so zu plaudern Aufzeichnung von ihnen.
Mauro ALLEGRANZA 08/01/2017
Sie können Newtons ursprüngliche Diskussion von Gesetz 3 lesen. Aber man kann auch die ausdrückliche Verwendung des Gesetzes von Newton betrachten: Wir haben sehr wenige Vorkommnisse davon: Coroll.3 : Erhaltung quantity of motion , Scholium to Coroll.6 : Kollision von harten Körpern und Coroll.2 an Prop.76 : gegenseitige Anziehung. Also sehr wenige, aber sehr entscheidende Vorkommnisse des Gesetzes.
Jack R. Woods 08/07/2017
Wenn deine Frage ist "Warum erklärt Newtons 3. Gesetz, wie Raketen arbeiten?" Anstatt "Warum funktioniert Newtons drittes Gesetz?" Dann "Erhaltung der Dynamik" funktioniert wie unten erwähnt. Das "System" beginnt mit Raketen und Treibstoff stationär (im Referenzrahmen). Um also die Rakete in eine Richtung zu bringen, musst du die Masse in die andere Richtung schießen. (Dies ist das dritte Gesetz von Newton.) Momentum ist definiert als Massenzeitgeschwindigkeit (mv), so dass die Masse der Rakete mal ihre Geschwindigkeit in der "Aufwärts" -Richtung gleich der Masse des Brennstoffs mal die Geschwindigkeit des Kraftstoffs in der Nach unten gerichtet
Jack R. Woods 08/07/2017
Die obige Erläuterung ist natürlich grob, da der Treibstoff auch mehr Kraftstoff in die "Aufwärtsrichtung" drückt, bis er benutzt wird. Auch hat der ausgestoßene Treibstoff eine Geschwindigkeitskomponente senkrecht zur Raketenrichtung sowie "gerade nach unten". Alles in allem aber das ist die Idee und man braucht wirklich keine allgemeine Relativität und Quantenmechanik zu benutzen, da Newtons Gesetze gut genug waren, um uns auf den Mond zu bringen.

10 Answers


Cort Ammon 07/28/2017.

Why do you want to know?

Ich scherze nicht. Das ist eigentlich eine wichtige Frage. Die Antwort hängt wirklich davon ab, was Sie mit den Informationen, die Sie erhalten, zu tun haben.

Newtons Gesetze sind ein empirisches Modell. Newton lief eine Reihe von Studien, wie die Dinge bewegt, und fand eine kleine Reihe von Regeln, die verwendet werden könnte, um vorherzusagen, was passieren würde, sagen, ein Baseball fliegen durch die Luft. Die Gesetze "arbeiten", weil sie bei der Vorhersage des Universums wirksam sind.

Wenn die Wissenschaft eine Aussage rechtfertigt, wie "die Rakete wird aufgehen", tut es so mit Sachen, die wir annehmen, sind wahr. Newtons Gesetze haben eine enorme Erfolgsbilanz, die für andere Objekte arbeitet, also ist es sehr wahrscheinlich, dass sie auch für diese Rakete arbeiten werden.

Wie sich herausstellt, aren't Gesetze von Newton aren't wirklich Grundgesetze des Universums. Wenn du über Relativität und Quantenmechanik (QM) lernst, wirst du feststellen, dass, wenn du die Natur auf die Extreme drückst, die Gesetze von Newton nicht quite richtig sind. Allerdings sind sie eine außerordentlich gute Annäherung dessen, was wirklich passiert. So gut, dass wir oft nicht einmal die Zeit nehmen, um sie zu rechtfertigen, wenn wir nicht wirklich seltsame Umgebungen (wie die sub-atomare Welt, wo QM dominiert).

Die Wissenschaft ist immer auf der Grundlage der Annahmen, die wir machen, und es ist immer eifrig herausfordernde Annahmen. Wenn Sie den mathematischen Hintergrund hatten, konnte ich zeigen, wie Newtons Drittes Gesetz als Annäherung von QM erklärt werden kann, wenn die Größe des Objekts groß wird. Doch am Ende würden Sie am Ende mit einem Haufen Mathematik und eine brennende Frage: "Warum funktioniert QMs." Alles, was Sie dort tun, ersetzen eine Frage mit einem anderen.

Also, wo verlässt dich das? Es hängt davon ab, was Sie wirklich wissen wollen, an erster Stelle. Ein Ansatz wäre einfach zu akzeptieren, dass Wissenschaftler sagen, dass Newtons Dritter Gesetz arbeitet, weil es getestet wurde. Ein weiterer Ansatz wäre, eine ganze Menge von Mathematik zu lernen, warum es aus einer QM-Perspektive funktioniert. Das macht einfach die Dose auf die Straße ein bisschen, bis man wirklich Fragen über QM anpacken kann.

Die dritte Möglichkeit wäre, es selbst zu testen. Die Wissenschaft basiert auf Wissenschaftlern, die das Wort des Betriebes nicht zum Nennwert genommen haben, ging aus und bewies es sich selbst, richtig oder falsch. Entwerfen Sie Ihr eigenes Experiment, das Newtons Drittes Gesetz zeigt. Dann gehen Sie dort raus und versuchen Sie, mit Gründen zu kommen, die es nicht funktionieren könnte. Testen sie Die meisten der Zeit, werden Sie feststellen, dass das Gesetz perfekt hält. Wenn es nicht hochgeht, kommst du hier mit deinem Experiment zurück, und wir können dir helfen zu lernen, wie man die Ergebnisse, die du gesehen hast, erklären kannst.

Das ist die Wissenschaft. Wissenschaft ist nicht über ein Klassenzimmer voller Gleichungen und Hausaufgaben. Es geht darum, dass Wissenschaftler alles über ihre Welt in Frage stellen und sie dann systematisch mit der wissenschaftlichen Methode testen!

1 comments
2 David Z♦ 07/30/2017
Ich habe eine Reihe von Kommentaren gelöscht, die nicht zum Zweck der Verbesserung der Antwort beigetragen haben.

probably_someone 07/25/2017.

Newtons Drittes Gesetz ist eine direkte Folge der Erhaltung des Impulses, die im Wesentlichen sagt, dass in einem isolierten System ohne Nettokraft auf sie sich die Dynamik nicht ändert. Dies bedeutet, dass, wenn Sie den Impuls eines Objekts ändern, dann das Moment eines anderen Objekts in die entgegengesetzte Richtung ändern muss, um den Gesamtimpuls zu bewahren. Kräfte verursachen Veränderungen in der Dynamik, so dass jede Kraft eine entgegengesetzte Reaktionskraft haben muss.

In deinem Raketenbeispiel ist die Rakete und ihr entweichender Treibstoff ein isoliertes System. * Der entweichende Treibstoff war ursprünglich in Ruhe und bewegt sich jetzt sehr schnell, so dass es offensichtlich ist, dass sich seine Dynamik verändert hat. Also muss die Rakete, die das einzige andere Objekt im System ist, auch ihre Dynamik ändern, um dem des schnelllebigen Gases entgegenzuwirken. So übt die Rakete Kraft auf das Gas aus, das eine gleiche und entgegengesetzte Kraft auf die Rakete erzeugt.

Aber jetzt können Sie fragen:

Why is momentum conserved?

Die Erhaltung der Dynamik stammt aus einer Idee namens Noether's Theorem, die besagt, dass die Erhaltungsgesetze im Allgemeinen eine direkte Folge der Symmetrien der physischen Systeme sind. Insbesondere kommt die Erhaltung des Impulses aus der translation symmetry . Dies bedeutet, dass sich das Verhalten eines Systems nicht ändert, wenn Sie einen neuen Ursprung für Ihre Koordinaten auswählen (anders ausgedrückt, hängt das Verhalten des Systems nur von den Positionen seiner Komponenten relativ zueinander ab). Diese Symmetrie findet sich in allen isolierten Systemen ohne Nettokraft auf sie, weil es effektiv eine Symmetrie des Raumes selbst ist. Die Symmetrie eines Systems ist eine Folge der homogeneity of space , was bedeutet, dass der Raum überall "gleich ist" - die Länge eines Stabes ändert sich nicht, wenn man ihn an einen anderen Ort bringt.

Aber jetzt können Sie fragen:

Why is space homogeneous?

In der klassischen Mechanik ist dies eine der Grundannahmen, die es uns erlaubt, etwas anderes zu tun. In Wirklichkeit, nach der allgemeinen Relativität, ist der Raum eigentlich isn't homogen - er krümmt sich in Gegenwart von massiven Objekten. Aber gewöhnlich ist es nahe genug, um homogen zu sein, daß die klassische Mechanik gut funktioniert (die Schwerkraft ist doch ziemlich spektakulär schwach), und so gilt die Annahme der Homogenität.

Das ist in der Abwesenheit der Schwerkraft. Wenn die Schwerkraft eingeschlossen ist, würde das isolierte System irgendwelche anderen Gravitationsmassen einschließen.

5 comments
24 user2357112 07/25/2017
Das Aufrufen von Noethers Theorem könnte auch hier Magie sein. Der Zusammenhang zwischen der Translations-Symmetrie und der Erhaltung des Impulses ist äußerst nicht offensichtlich, und selbst wenn man akzeptiert, dass Konservierungsgesetze und physikalische Symmetrien miteinander verknüpft sind, ist es unklar, warum momentum das Ding sein würde, das als Ergebnis der Translationssymmetrie konserviert wurde. (Auch der Fragesteller ist angeblich 10.)
2 Cort Ammon 07/25/2017
Und die Erweiterung von user2357112 ist die nächste Frage von "warum funktioniert Lagrangian Mechanik Arbeit" ist ein ziemlich schmerzhafter Ort zu gehen. Das ist die Antwort, die ich mir vorstellen möchte, ich weiß nur nicht, ob ich es einem 10-Jährigen erklären möchte!
12 probably_someone 07/25/2017
@ User2357112 Wenn Sie eine nicht-magische Art und Weise zu erklären, warum Momentum konserviert ist, würde ich froh sein, es zu hören. Der Satz von Noether ist der einzige Weg, den ich mir vorstellen kann, um die Erhaltungsgesetze auf offensichtliche Eigenschaften des Raumes zu beziehen, ohne die Lagrange-Mechanik direkt aufzurufen (weil das meine Antwort auf die Lehrbuchgröße vergrößern würde). In meiner Erfahrung ist es einfacher, einfach zu akzeptieren, dass einige Mathematiker eine Menge Arbeit in die Prüfung dieses Ergebnisses setzen, als zu versuchen, um es zu bekommen, indem sie die Ableitung schlecht erklären.
8 jamesqf 07/26/2017
@probably_someone: Aber es kommt alles darauf an, dass "warum" Fragen grundsätzlich nicht zu beantworten sind. Es ist genau so, wie das Universum funktioniert.
24 probably_someone 07/26/2017
@jamesqf Ich bin nicht einverstanden. Es gibt drei mögliche Antworten auf eine "warum" Frage: 1. Das Ding in Frage ergibt sich aus einem anderen, grundsätzlichen Konzept; 2. Das Ding in Frage ist eine der Annahmen, die wir machen, die es uns erlauben, den Rest der Realität richtig vorherzusagen; 3. Die Sache, die in Frage gestellt wurde, wurde experimentell beobachtet, um wahr zu sein. Die Etikettierung von Fragen als "unantastbar" führt die Menschen dazu, die Schlussfolgerungen der Physik zu reduzieren.

Dvij 07/26/2017.

Auf Warum Why ist eine gültige Sache in der Physik zu fragen

Obwohl fast alle Antworten und Kommentare behaupten, dass es keinen wirklichen Raum gibt, um zu erklären, why etwas passiert oder in Physik hält, ist es natürlich nicht wahr. Sie können erklären, warum es dieses oder jenes Gesetz in der Physik gibt - und nicht nur in einer trivialen Weise, die sagt, "weil wir fanden, dass es in Experimenten gehorcht wird". Das ist der soziologische Grund, warum wir Papiere darüber geschrieben haben und warum wir ihn in unsere Lehrbücher aufgenommen haben. Es erklärt nicht wirklich etwas über das Gesetz selbst, why es funktioniert. Wie Feynman in diesem Video wunderschön erklärt (oder wie Weinberg an vielen Orten in diesem fantastischen Buch erklärt hat ), ist die Bedeutung von why ein bisschen heikles Geschäft in der Physik wegen der folgenden: Letztlich, wie in einer anderen Antwort erwähnt, werden wir erklären Dass ein bestimmtes Gesetz auf irgendeinem Grundgesetz basiert, das wir nicht wirklich wissen, warum funktioniert. Dies wirft die Frage auf, ob wir überhaupt etwas erklärt haben. Die Antwort, zumindest für die Wissenschaftler, ist am offensichtlich ein Ja. Denn das, was wir die Grundgesetze nennen, hat die Kraft, alle anderen Gesetze in einer minimalen Weise zu erklären, und so sind sie der Grund, why alle anderen Gesetze arbeiten.

Was ich meine, kann in der folgenden Weise klar sichtbar gemacht werden: Angenommen, Sie haben $ 100 $ verschiedene Arbeitsgesetze für verschiedene Dinge. Dann, ein schöner Tag, finden Sie, dass es ein einziges Gesetz gibt, das nicht nur ein mathematisch kluges Umschreiben dieser $ 100 $ Gesetze in einer einzigen Zeile ist, sondern ein tatsächlich unterschiedliches einzelnes Gesetz ist, das alle diese $ 100 $ Gesetze reproduziert und auch etwas anderes produziert $ 200 $ Gesetze (die du vorher nicht gewusst hast, aber du hast sie bei der Prüfung wahr erkannt, als du gekommen bist, um zu wissen, dass dieses neue magical Einzelgesetz sie voraussagt, dass sie Gesetze abgesehen von den bisher bekannten $ 100 $ Gesetzen sind). Jede logisch gesprochene Person würde das neu gefundene Einzelgesetz anrufen, um der Grund all dieser $ 300 $ Gesetze zu sein. Wir haben die anstehende Arbeit, dieses neue Gesetz zu erklären (was wir nicht wissen, ob möglich oder nicht), aber wir haben definitiv den Ursprung dieser $ 100 + 200 $ Gesetze in einer sehr wissenschaftlichen Weise erklärt. Wenn (und wenn) wir irgendwie den Ursprung des neuen Gesetzes erklären, dann werden wir erklärt haben, why diese $ 300 $ Gesetze in einer noch besseren Weise arbeiten, aber das beweist nicht, dass unsere vorherige Erklärung, why diese Gesetze funktionierten, nicht war Erläuterung überhaupt.

Auf die Frage, Why Newtons Drittes Gesetz arbeitet

Ich werde eine Erklärung dafür geben, warum es funktioniert, was weiter grundsätzlich auf der Grundlage des fundamentalsten Rahmens der Natur erklärt werden kann, die wir heute kennen, das Standardmodell und die allgemeine Relativität. Aber ich werde im Regime von ziemlich klassischen Erklärungen bleiben, warum das neue Gesetz von Newton funktioniert.

Zuerst klappt es doesn't die ganze Zeit! Ich denke, das ist vielleicht das am meisten ignorierte und weniger gefeierte Merkmal des Zusammenbruchs der Newtonschen Gesetze. Ich werde später noch kommen. Lassen Sie mich zuerst erklären, warum es funktioniert, wenn es funktioniert und es wird offensichtlich, wenn es nicht funktionieren sollte.

Betrachten wir ein System von Teilchen. Es gibt etwas momentum in diesem Universum momentum , das in allen Prozessen , die geschehen, konserviert bleibt (der Link soll klären, wie man darüber nachdenkt, warum bestimmte Mengen so definiert sind, wie sie definiert wurden). Und jedes Teilchen hat eine gewisse wohldefinierte Dynamik. Nun hat sich herausgestellt, daß die Wirkung eines äußeren Einflußes auf ein Teilchen, das wir force nennen werden, genau so ist, wie schnell sich die Dynamik eines Teilchens ändert (manche Leser werden wissen, daß dies das zweite Gesetz ist, aber nicht Verwirren sie mit einer Definition anstatt einem Gesetz, siehe die verknüpfte Antwort). Nun betrachten wir zwei Teilchen, die in irgendeiner Weise zusammenwirken. Da die Gesamtdynamik während der ganzen Zeit konstant sein muss, erhält ein Teilchen den Impuls mit der gleichen Geschwindigkeit, wie das zweite Teilchen es verliert. Da die Kraft einfach diese Rate ist, bei der ein Teilchen seinen Schwung ändert, wenn die Kraft auf eines der Teilchen gleich einer Menge ist, sagen wir $ F $, dann wird es $ -F $ auf dem anderen Teilchen sein, weil die Änderungen in Die Momenta dieser Partikel sind genau das Gegenteil während jedes Zeitintervalls.

Nun wird die obige Argumentation brechen, wenn wir etwas anderes haben als Partikel, die Impulse haben können. Es könnte schwer für das OP zu visualisieren (aber es gibt keinen anderen Weg), gibt es so etwas wie elektromagnetische Felder, die nicht aus Partikeln (zumindest klassisch) gemacht werden. Sie sind nur einige Dinge, die im Universum neben den Partikeln existieren. Und wir haben herausgefunden, dass diese Felder auch Impulse haben können. So können sie während einer Wechselwirkung mit Partikeln einige der Momente (in gewissem Sinne) wegführen, die diese Partikel hatten. Newtons drittes Gesetz hat einfach keinen Grund, in diesem Fall gültig zu sein, und zwar ist es nicht generell in den Wechselwirkungen dieser Felder mit Partikeln gültig .

Edit

Beachten Sie, dass die Tatsache, dass wir wissen, warum bestimmte Gesetze arbeiten, ist eine sehr gut verstandene Tatsache von Physikern. (In gewissem Sinne folglich) Wir wissen, wann ein bestimmtes Argument oder Gesetz nicht wirklich erklären, why das andere Gesetz funktioniert, auch wenn das vorherige Gesetz das spätere wiedergibt. Die Hauptbeispiele sind die Fälle, in denen auch die späteren die ersten und die beiden gleichwertig sind (oder dual). Beachten Sie, dass man in der rein Newtonschen Mechanik das Gesetz der Erhaltung des Impulses als ein tieferes Gesetz nicht erkennen konnte, weil sowohl die "Noether-Theoreme" als auch die Entdeckung, dass die Felder Impulse tragen, fehlen. In solch einem Szenario, angesichts des zweiten Gesetzes von Newton, sind sowohl die Erhaltung der Dynamik als auch das dritte Gesetz von Newton tatsächlich dual zueinander und keiner von ihnen erklärt, warum irgendwelche von ihnen halten . Dies macht es noch deutlicher, dass es eine objektive und bestimmte Bedeutung gibt, wenn wir etwas sagen, warum etwas anderes hält.


Jorge Perez 07/31/2017.

Newtons Dritter Gesetz arbeitet, weil das Universum versucht, fair zu sein. Wenn du gegen etwas drängst, macht es keinen Sinn, es nicht zu drängen. Ihre Hand drückt auf den Tisch, und der Tisch drückt sich ebenso hart gegen deine Hand zurück. Wenn es nicht zurückschieben würde, würde deine Hand direkt durch den Tisch gehen. Die Welt würde ohne dieses Gesetz buchstäblich auseinanderfallen.

Die Dinge gehen durcheinander. Ein Schwimmer geht durch Wasser; Du gehst die ganze Zeit durch die Luft. Aber in beiden Fällen sind die Dinge buchstäblich von Ihnen abprallen. Luftmoleküle springen von deinem Körper ab, während du dich bewegst, und Wassermoleküle springen von deinem Körper ab, während du schwimmst. Sowohl die Luft als auch das Wasser drängen sich gegen dich so hart wie du sie drückst. Deshalb fühlst du Widerstand, wenn du versuchst, gegen den Wind zu gehen, oder warum es viel schwerer ist, im Wasser zu laufen, je tiefer es ist.

5 comments
10 JimmyJames 07/27/2017
Ich denke, du bist auf dem richtigen Weg. Nicht sicher über den Begriff "fair" aber. Ich bin mir ziemlich sicher, dass das Universum keinen Leck über Fairness gibt.
2 Jorge Perez 07/27/2017
Ich habe Physik genommen, und ich weiß, wie es funktioniert, aber ich versuche es, es einem 10-Jährigen zu erklären.
2 JimmyJames 07/27/2017
Richtig und von allen Antworten, die ich denke, das ist das Beste so weit. Ich schlage nur vor, dass "fair" die Absicht vorschlägt und das Verständnis hemmen könnte. Es ist ein 10-jähriger, ja, aber einer, der eine ziemlich intelligente Frage stellt.
1 Vaibhav Garg 07/28/2017
Dies ist die einzige Antwort, die mit einem 10-Jährigen spricht. Ich habe einen Sohn, der 9 ist, und ich habe eine ziemlich gute Vorstellung von dem konzeptionellen Rahmen, den Kinder in seinem Alter an diesem Punkt in ihrem Alter aufbauen. Alle "Philosophie" und "Impuls" antwortet nur schlammig das Wasser.
1 Dvij 07/31/2017
Eine andere Sache: "Wenn es nicht zurückschieben würde, würde deine Hand direkt durch den Tisch gehen." Wahr. Aber das erklärt nicht, warum das dritte Gesetz funktioniert, wenn man nicht davon ausgeht, dass die Dinge nicht durcheinander gehen können, ist eine Grundregel der Natur. Aber wie Sie sehen können, ist es nicht weit von einer Grundregel, es ist nicht einmal allgemein wahr. Die Dinge gehen immer durcheinander. Schon mal durch ein Zimmer voller Luft gegangen? ;-)

Mayou36 07/28/2017.

No

Niemand kann erklären, why es funktioniert Die Leute können einfach erklären, how es funktioniert. Aber das ist eine ganz andere Geschichte. Sie können allgemeinere Prinzipien verwenden (versuchen Sie, diese Frage in einem fortgeschrittenen Kurs von GR, Mechanik oder ähnlich zu fragen), aber eine solche Antwort wird nicht zum "Warum" beitragen. Wenn Sie sich für Mathe interessieren, können Sie sich den Noether-Theorem und die Symmetrien für eine theoretische Erklärung ansehen (die immer noch nicht vollständig auf das Warum antwortet).

Um das Warum: Das dritte Gesetz ist einfach eine Beobachtung. Das Gesetz gilt in any nichtrelativistischen Rahmen (lasst uns nicht relativistisch bleiben, um die Dinge einfacher zu halten, die Prinzipien sind die gleiche) Situation. Niemand hat noch ein Gegenbeispiel gefunden, und man kann auch nicht erwarten, eins zu finden. Im Allgemeinen könnte man sagen, dass das dritte Gesetz eine andere Formulierung der Impuls- konservierung ist.

Warum gibt es überhaupt physikalische Gesetze? Warum gibt es ein Universum statt nichts? Wahrscheinlich gibt es keine Antwort auf Fragen wie diese.

Das Ziel der Physik ist es, Objekte um uns herum in ihrer einfachsten Weise zu beschreiben und ihr Verhalten vorherzusagen. So ist die Physik großartig bei der Umwandlung, why Fragen in how Fragen. Deshalb fragen Sie so viele, how Fragen wie möglich ist großartig!

Weiterhin, was auch immer das physikalische Gesetz auftritt, unterliegt es einer Ungültigerklärung, wenn entgegenstehende Beweise gefunden werden. Niemand hat es geschafft, gegen das dritte Gesetz von Newton zu protestieren - trotzdem keine Ahnung, warum es funktioniert. Und damit ist es wahr.

Aber bleib mit deiner Frage und Interesse, das ist der richtige Weg, um die Wissenschaft zu lernen!

3 comments
1 Dan Henderson 07/27/2017
Auf die Gefahr, ganz tangential zu sein: why ist eine Frage von Ursache und Wirkung, die die Tür öffnet (oder soll ich sagen, Kaninchenloch?) Zu Diskussionen der relativen Gleichzeitigkeit.
Dawood ibn Kareem 08/12/2017
Das ist eine gute Antwort, denn es konzentriert sich auf die Beobachtungsart der physikalischen Gesetze. Stellen Sie sich ein Universum vor, in dem Newtons Gesetze nicht halten (oder nicht auf dem Niveau der alltäglichen makroskopischen Dinge halten). Die Frage nach "wie wissen wir, dass wir this Universum haben, nicht that (nicht-Newtonsche) eins" hat nur eine Antwort - wir haben viele Beobachtungen gemacht. Die Frage nach " why haben wir this Universum, nicht that (nicht-Newtonsche) Eins ist außerhalb des Bereichs der Physik. Vielleicht hat die Philosophie eine Antwort oder Religion, aber keine Wissenschaft. Newtons Gesetze sind einfach eine Beschreibung des Universums, die wir haben, nicht ...
Dawood ibn Kareem 08/12/2017
... ein Syndrom, das eine Erklärung erfordert.

Daniel Mahler 07/28/2017.

Physik kann letztlich nicht auf diese Art von Warum Frage, aber hier sind 2 Weg, um darüber nachzudenken:

Ein einfacher Weg

Was würde es bedeuten, auf etwas hart zu schieben, wenn es nicht gleich hart drückte? ZB Wie schwer können Sie mit der Hand die Luft schieben?

Ein härterer Weg

Das 3-rd-Gesetz ist mathematisch äquivalent zu (und so erforderlich für) die Erhaltung des Impulses. Das führt natürlich zu der Frage, Why is momentum conserved? . Dies kann teilweise durch den Satz von Noether und die Symmetrie des Raumes beantwortet werden. Wenn du 10 Jahre alt bist, dann verstehe Noether's Theorems eine große Herausforderung, aber wenn du möchtest "warum" Fragen sind sie eines der engsten Dinge, die Physiker eine Antwort haben müssen. In diesem Fall sagt es grundsätzlich, dass die Gesetze der Physik, die in Bezug auf die kartesischen Koordinaten ausgedrückt sind, gleich sind, egal wo Sie den Ursprung setzen (das Koordinatensystem und sein Ursprung ist eine willkürliche künstliche Erfindung) mathematisch impliziert, dass Momentum konserviert werden muss. Nach der Logik des Arguments, das rechtfertigt, erfordert das Verständnis der Lagrange-Formulierung der Physik.


Yashas 07/26/2017.

Newtons drittes Gesetz ist eine Neuformulierung der Erhaltung des Impulses oder vielleicht eine direkte Folge des Gesetzes der Erhaltung der Dynamik.

Wir können es mathematisch ganz leicht verstehen. Die mathematische Beschreibung in diesem Beitrag ist nicht streng, sondern genügt, um die Intuition zu geben, um die Beziehung zu verstehen.


Newton's second law: definition of force

Newtons zweites Gesetz definiert Kraft als die Geschwindigkeit der Veränderung des Impulses. Es kann mathematisch ausgedrückt werden als:

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

Wo $ p $ ist Impuls und $ t $ ist Zeit.

$$$$ Newtons drittes Gesetz & Erhaltung der Dynamik

Betrachten wir zwei isolierte Objekte $ A $ und $ B $. Lassen Sie Objekt $ A $ eine Kraft $ \ vec {F_ {AB}} $ auf Objekt $ B $ aus.

Als $ \ vec {F_ {AB}} $ ist die einzige Kraft, die auf Objekt $ B $ wirkt, der Impuls des Objekts ändert sich wie folgt:

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

Wenn die Dynamik des Objekts $ B $ mit einer Rate $ \ vec {F_ {AB}} $ ändert, muss sich der Impuls von etwas anderem mit der Rate von $ - \ vec {F_ {AB}} $ ändern .

Das einzige andere Objekt, das in unserem Fall (von zwei isolierten Objekten) an Dynamik verlieren kann, ist Gegenstand $ A $. Daher ändert das Objekt $ A $ seine Dynamik mit der Rate von $ - \ vec {F_ {AB}} $.

Na ja, wir können das zweite Gesetz von Newton erneut anwenden. Wenn sich der Impuls eines Objekts mit der Rate von $ - \ vec {F_ {AB}} $ ändert, dann muss eine Nettokraft von $ - \ vec {F_ {AB}} $ darauf verlaufen.

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

In letzter Zeit ist dies das dritte Gesetz von Newton: Für jede Aktion ($ \ vec {F_ {AB}} $) gibt es eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion ($ - \ vec {F_ {AB}} $ oder $ \ vec { F_ {BA}} $).

5 comments
11 I wrestled a bear once. 07/26/2017
Dude ist zehn Jahre alt ....
6 Yashas 07/27/2017
Die Antworten bei SE sind für eine breitere Gemeinschaft. Es gibt keine Regel, dass eine Antwort muss streng auf die Anforderungen Autor des OP beschränken. Außerdem habe ich die mathematischen Aussagen in Sätzen ausgedrückt.
2 Dan Henderson 07/27/2017
@ Yashas Ich wünsche mehr Antworten, die mit ihren Mathematikern. Ich sehe eine Menge Antworten mit mehr Tex als Text und meine Augen nur Art von Glasur über (ich weiß nicht, wie man einige der komplexeren Notationen zu lesen, wie die mit Σ).
Yashas 07/28/2017
Auch wenn alle mathematischen Teile dieser Antwort entfernt wurden, wäre es immer noch eine Antwort. Es gibt kaum eine ernste Mathematik in der Antwort; Der Matheteil ist ergänzend. Die mathematischen Ausdrücke stehen auch nicht allein Jeder mathematische Ausdruck wurde erklärt. Auch wenn der 10-Jährige die Notation nicht versteht, werden sie die Idee verstehen (vielleicht auch erraten, was die Mathematik-Symbole bedeuten, dass jede mathematische Aussage genügend gegeben wurde).
1 Russell McMahon 07/31/2017
@I habe einmal mit einem Bär gekämpft. Due WAS 10 Jahre alt. Saying so bekam sein Konto gelöscht, weil die Regeln sagen, er muss älter sein. Antworten müssen an tatsächliche oder fiktive> 10-Jährige gerichtet werden. Wahrscheinlich.

Narasimham 07/25/2017.

Wenn zwei static forces wirken, indem sie sich gegenseitig ausgleichen, gibt es keine resultierende Bewegung. Es gibt auch keine resultierende Kraft.

Wenn jedoch eine dynamische Kraft auf jeden Körper wirkt, kommt seine Reaktion nur durch Bewegung (Dynamik) des Objekts. Wir können sagen, es ist gleichbedeutend mit Gewalt und einer anderen imaginierten statischen D'Alembert-Kraft in entgegengesetzter Richtung. Das ist der grundlegende Unterschied zwischen statischen und dynamischen Kraft- und Verschiebungsmaßnahmen.

Ein anderes Beispiel ist ein fallender Körper. Es gibt Kraft as well as resultierende Bewegung.

Mit Ausnahme der Energiequelle arbeitet ein frei fallender Körper (Schwerkraft) und Rakete (vertriebener Brennstoff) dynamisch auf die gleiche Weise.


MCon 07/28/2017.

Lassen Sie uns einen ganz anderen Ansatz von anderen Antworten, die im Allgemeinen sehr gut sind. Ich werde nur skizzieren; Wenn jemand interessiert ist, lassen Sie einfach einen Kommentar und ich werde versuchen, die Zeit zu finden, um zu erarbeiten (Anmerkung: Ich bin nicht englische Muttersprache so Sprache könnte "ein bisschen aus", mit mir tragen).

  • Unsere Wissenschaft ist eigentlich eine Methode, die wir verwenden, um unsere Umgebung zu untersuchen.
  • Diese Methode basiert auf two unabhängigen, aber verknüpften Disziplinen:
    1. Experimentelle Wissenschaft
    2. Exakt (oft "Theoretisch" genannt) Wissenschaft.
  • Experimentell versucht, die Natur mit Experimenten zu untersuchen, wie ein Spiel, wo Sie spezifische Fragen stellen, um herauszufinden, was das verborgene Objekt ist.
  • Exakte Wissenschaft, OTOH, has nothing to do with the real world ; Es ist ein mathematisches Konstrukt, beginnend mit einem Satz von Postulaten und Ableitung von Eigenschaften über Theoreme (oder gleichwertige mathematische Ableitungen).
  • Die beiden laufen auf parallelen Spuren und stören niemals directly .
  • Was diese beiden "parallel" hält und verhindert, dass sie (zu viel) divergieren, ist eigentlich Männer; Wissenschaftler sind oft "Umschalten" oder kommunizieren mit Kollegen, die auf dem "anderen Zug" reisen.
  • Menschen experimentieren versuchen zu verstehen, welche "postuliert" könnte beobachtete Verhaltensweisen.
  • Menschen, die theoretische Arbeit versuchen, "vorherzusagen", was passieren würde, ist spezifische (oft "seltsame") Fälle in dem gewählten Rahmen und bitten Experimentatoren zu überprüfen.
  • Division ist fast nie so scharf, aber es ist nützlich, den Hintergrund zu verstehen.
  • Newton "Gesetze" sind nichts mehr und nichts weniger als postulates er verwendet hat, um seine Exact Science zu konstruieren: Klassische Physik. Sie haben genau die gleiche Rolle von Euklids "Fünf Postulaten": Sie sind die Grundlage, auf der eine völlig abstrakte Konstruktion aufgebaut werden kann.
  • Euklid Geometrie hat eine wunderbare Arbeit gemacht, um uns unsere Umgebung zu verstehen und zu manipulieren, aber nicht die einzigen, die benutzt werden können (siehe: Bourbakismus ) und andere nicht-euklidische Geometrien sind möglich (und wahrscheinlich eine bessere Darstellung unserer Realität).
  • Gleiches gilt für die klassische Physik, die "gut genug" ist, um Trajektorien für den Mond und darüber hinaus zu berechnen, wurde aber durch modernere Theorien (zB Relativistische Mechanik und Quantenmechanik) "ersetzt".
  • Wenn so etwas passiert, ist es sehr selten, dass die "Alte Theorie" völlig diskreditiert ist, was normalerweise passiert, wird es zu einem "Sonderfall" der neuen, allgemeineren Theorie; Der bisherige Satz von postulates wird also "abgeleitet" und "erklärt" in Bezug auf die neuen, so dass die nicht mehr wie Postulate aussehen, sie werden stattdessen "demonstriert"; "Demonstration", aber letztlich in einer anderen Reihe von undemonstrable Behauptungen.
  • Letztlich ist der Grund, weshalb bestimmte Postulaten gewählt werden, weil unsere Experimente in diese Richtung zeigen; Für Newtons Drittes Gesetz ist es leicht zu sehen, was passiert, wenn du einen Baseballball beim Stehen auf Schlittschuhen werfst (und nicht zu fallen). Ableitung anderer Postulate ist eine komplexere Angelegenheit und es geht im Wesentlichen durch Trial-and-Error (dh: Sie wissen, dass eine gewisse Anzahl von "Tatsachen" wahr sind und Ihre Annahmen anpassen, um diese Ergebnisse zu erhalten). Aus diesem Grund ist es entscheidend, eine nicht offensichtliche und noch nicht beobachtete "Tatsache" zu "vorherzusagen", um deine Theorie zu bestätigen (dh: zurück zum Experimental Science Zug).
5 comments
1 MCon 07/28/2017
Darf ich Gründe für das Downvoting wissen?
chuxley 08/08/2017
Wahrscheinlich das Alter des Plakats. Es ist eine lange Antwort, die über einen jüngeren Plakate gehen würde. Das Poster ist 10 Jahre alt. Auf jeden Fall bin ich nicht einverstanden über "genaue" theoretische Wissenschaft. Sowieso; Diese ganze Antwort kann wirklich nur gekocht werden, um den Unterschied zwischen empirischen Gesetzen und wissenschaftlichen Modellen / 'Theorie' hervorzuheben.
MCon 08/08/2017
@chuxley: danke Ich würde mich interessieren, warum Sie "nicht zustimmen", aber ich nehme an, das ist nicht der Ort, um darüber zu diskutieren. Gibt es eine Möglichkeit, es "privat" zu machen? (Wenn Sie auch interessiert sind), natürlich)
chuxley 08/08/2017
Sicher. Gibt es eine Möglichkeit, private Nachrichten hier zu senden? Wenn da ist; Schick mir einfach ein und wir können es besprechen. Wenn nicht, werde ich meine E-Mail hier posten.
MCon 08/08/2017
@chuxley: AFAIK gibt es keine PM im Stack Exchange. Es gibt mehrere Chaträume (Physik ist chat.stackexchange.com/rooms/71/the-h-bar ), aber da musst du auf der gleichen Sicherung sein (und ich bin im Begriff, den Sack zu treffen, morgen werde ich sein in einem Flugzeug). Meine Wegwerf-Adresse ist: ziobyte bei gmail dot com ... aber nächste paar Tage werde ich sehr beschäftigt sein. Vielen Dank.

PStag 07/25/2017.

Wenn man sich vorstellt, eine Feder zwischen zwei Fingern zu drücken, drückt der Frühling in jedem Finger die gleiche Menge. Ähnlich mit deinem Arm, wenn du gegen etwas drückst, wirst du einfach deinen Arm aufrichten, dein Arm drückt dich gleich wie das Objekt.

Das gleiche gilt für eine Rakete, Wenn der Treibstoff explodiert, drückt er in alle Richtungen. Die Explosion drückt die Rakete so weit, wie sie die Erde nach unten drückt.

2 comments
5 Beanluc 07/25/2017
Nein, nicht die Erde. Die Abgasmasse
4 Michael Kjörling 07/26/2017
Raketentreibstoff explodiert normalerweise nicht. Eine Explosion im Raketenbrennstoff führt praktisch immer zu dem, was man manchmal als RUD bezeichnet, was in diesem Fall für eine rapid unplanned disassembly . Raketenbrennstoff combusts in einer kontrollierten Reaktion (heck, der Wikipedia-Artikel auf Verbrennung hat sogar eine LH2 / LOX-Rakete 2H₂ + O₂-> 2H₂O, wenn auch gasförmig, als Beispiel). Und natürlich ist der gesamte Zweck der Düse, die Kraft der expandierenden Gase zu leiten, wodurch der Motor (und damit die Rakete, an der er befestigt ist) in eine gewünschte Richtung bewegt wird.

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1 (G)I-DLE

POP/STARS flac

(G)I-DLE. 2018. Writer: Riot Music Team;Harloe.
2 Ariana Grande

​Thank U, Next flac

Ariana Grande. 2018. Writer: Crazy Mike;Scootie;Victoria Monét;Tayla Parx;TBHits;Ariana Grande.
3 Imagine Dragons

Bad Liar flac

Imagine Dragons. 2018. Writer: Jorgen Odegard;Daniel Platzman;Ben McKee;Wayne Sermon;Aja Volkman;Dan Reynolds.
4 Backstreet Boys

Chances flac

Backstreet Boys. 2018.
5 Clean Bandit

Baby flac

Clean Bandit. 2018. Writer: Jack Patterson;Kamille;Jason Evigan;Matthew Knott;Marina;Luis Fonsi.
6 BTS

Waste It On Me flac

BTS. 2018. Writer: Steve Aoki;Jeff Halavacs;Ryan Ogren;Michael Gazzo;Nate Cyphert;Sean Foreman;RM.
7 Fitz And The Tantrums

HandClap flac

Fitz And The Tantrums. 2017. Writer: Fitz And The Tantrums;Eric Frederic;Sam Hollander.
8 BlackPink

Kiss And Make Up flac

BlackPink. 2018. Writer: Soke;Kny Factory;Billboard;Chelcee Grimes;Teddy Park;Marc Vincent;Dua Lipa.
9 Calum Scott

No Matter What flac

Calum Scott. 2018. Writer: Toby Gad;Calum Scott.
10 Lady Gaga

I'll Never Love Again flac

Lady Gaga. 2018. Writer: Benjamin Rice;Lady Gaga.
11 Kelly Clarkson

Never Enough flac

Kelly Clarkson. 2018. Writer: Benj Pasek;Justin Paul.
12 Imagine Dragons

Machine flac

Imagine Dragons. 2018. Writer: Wayne Sermon;Daniel Platzman;Dan Reynolds;Ben McKee;Alex Da Kid.
13 Diplo

Close To Me flac

Diplo. 2018. Writer: Ellie Goulding;Savan Kotecha;Peter Svensson;Ilya;Swae Lee;Diplo.
14 Cher Lloyd

None Of My Business flac

Cher Lloyd. 2018. Writer: ​iamBADDLUCK;Alexsej Vlasenko;Kate Morgan;Henrik Meinke;Jonas Kalisch;Jeremy Chacon.
15 Ashley Tisdale

Voices In My Head flac

Ashley Tisdale. 2018. Writer: John Feldmann;Ashley Tisdale.
16 Bradley Cooper

Always Remember Us This Way flac

Bradley Cooper. 2018. Writer: Lady Gaga;Dave Cobb.
17 Halsey

Without Me flac

Halsey. 2018. Writer: Halsey;Delacey;Louis Bell;Amy Allen;Justin Timberlake;Timbaland;Scott Storch.
18 Little Mix

Woman Like Me flac

Little Mix. 2018. Writer: Nicki Minaj;Steve Mac;Ed Sheeran;Jess Glynne.
19 Little Mix

Told You So flac

Little Mix. 2018. Writer: Eyelar;MNEK;Raye.
20 Frida Sundemo

Apologize flac

Frida Sundemo. 2018.

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