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牛顿第三定律的适用范围辨析

2016-11-11王胜华侯恕

中学物理·高中 2016年10期
关键词:电磁场

王胜华 侯恕

牛顿第三定律作为牛顿力学中的重要基础,在经典力学领域占有很重要的位置.下面我们来简单回顾一下牛顿发现牛顿第三定律的过程.

牛顿根据笛卡儿和惠更斯关于碰撞的研究成果,引入冲量和动量定理,考虑到:碰撞的两个物体的动量改变大小相等,方向相反,因此,两个物体的冲量也等大反向,又因为作用时间相同,所以,两个物体受到的力等大、反向.从而,牛顿得出了牛顿第三定律:两个物体间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上.这个定律告诉我们,存在于两个物体间的相互作用力总是等大、反向,共线.

在由赵凯华和陈熙谋编写的《电磁学》中,有一个这样的例子,

例1求一对垂直放置的电流元间的相互作用力,如图1,其中电流元1沿水平方向放置,电流元2沿竖直方向放置.由安培定律

dF21=μ04πI1·d1×(I2·d2×r21)r221

可以判断出:电流元1受到沿竖直向下的力,而电流元2没有受力.从这一结果看,这一对电流元受到的力的情况并不满足牛顿第三定律.难道牛顿第三定律是错误的吗?

通过阅读物理学史,我们发现,在牛顿生活的时代,物理学家们研究的相互作用都是沿着存在相互作用的两个物体的连线方向上,而且这两个物体运动的速度都处于常速范围内.在这个背景下,牛顿发现了牛顿第三定律.牛顿运动定律是建立在绝对时空观和超距作用的基础上的.所谓绝对时空观,就是空间和时间与物质及其……

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