¿Por qué los objetos de siempre 'tienden' a mover en línea recta? ¿Por qué, cada vez que veo una trayectoria curva que un objeto necesario, siempre se puede decir que el objeto tiende a moverse en línea recta sobre los 'pequeños' distancias, pero como usted toma en cuenta la curvatura de la trayectoria, una fuerza que actúa sobre la partícula aparece. Quiero decir, siempre se puede tomar una pequeña porción suficiente de la curva, acercar lo suficiente, y a la conclusión de que el objeto se mueve en una línea recta, pero luego me alejar me enteré de que una fuerza actúa sobre la partícula. La fuerza de la gravedad está en todas partes y, no importa cuán débil es, va a hacer que la partícula se toma un camino diferente de la de una línea recta. Esta es mi pregunta: puesto que las partículas son, en realidad, nunca se mueve en líneas rectas, es la primera ley de Newton un formalismo matemático o de la verdadera propiedad de los objetos materiales?
Respuestas
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Buena pregunta! La respuesta a esto depende de la versión de la primera ley de Newton utilizar.
En los Principia, la declaración de la primera ley, traducido por Machin, es:
Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o de movimiento uniforme en una línea recta, a menos que sea obligado a cambiar ese estado por fuerzas impresionado al respecto.
Esto es seguido inmediatamente por una serie de ejemplos:
Proyectiles de perseverar en sus movimientos, en la medida en que no son retrasados por la resistencia del aire, o impulsados hacia abajo por la fuerza de la gravedad. Un superior, cuyas partes por su cohesión están perpetuamente dibujado aparte de los movimientos rectilíneos, no cesa su rotación, de otro modo que como es retardado por el aire. El mayor de los cuerpos de los planetas y de los cometas, salas de reuniones, con menos resistencia en más espacios libres, preservar sus movimientos progresivo y circular por un tiempo mucho más largo.
De los tres ejemplos, no implica el movimiento en línea recta! Desde la primera ley se expresa en los Principia con palabras en lugar de las ecuaciones, hay un montón de espacio para la ambigüedad. Tenga en cuenta también que los científicos de la lectura de los Principia en esa época no sabía de cálculo, y los vectores no se hubiera inventado hasta siglos más tarde. Newton tenía que escribir en el idioma de sus contemporáneos entender, incluso si estaba en el costo de precisión.
Hay muchas maneras diferentes en que la primera ley que se ha declarado a través de los años, como se describe en esta pregunta: Historia de la interpretación de la primera ley de Newton .
Usted puede modificarlo para ser una declaración de que si usted elige un eje específico $x$, entonces la ausencia de fuerzas en el $x$ dirección da $dv_x/dt=0$ en ese instante en el tiempo. Esta es, probablemente, la interpretación que más directamente sugerido por Newton tres ejemplos.
Usted puede modificar esto para ser una declaración acerca de los objetos que se actuó por cero el total de la fuerza.
Como se describe en la otra pregunta, es ahora popular (probablemente debido a la influencia del análisis en Mach 1919) describir como una declaración acerca de la existencia de marcos inerciales.
La gravedad puede presentar algunos problemas únicos, ya que es una fuerza de largo alcance y pueden no estar blindados contra. Mach 1919 dio un profundo y perspicaz crítica de la base lógica de las leyes de Newton. Aquí está mi propia presentación de la cuestión de lo que la primera ley que realmente significa y algunas pruebas experimentales. En la relatividad general, la definición de una caída libre, con marco de un sistema inercial, por lo que el movimiento de un proyectil es definida como "recta".
Ernst Mach, "La Ciencia De la Mecánica," de 1919, http://archive.org/details/scienceofmechani005860mbp
Su premisa parece ser que las imperfecciones en el mundo físico puede invalidar precisa de los enunciados matemáticos. Sin embargo, hay una diferencia entre una declaración de no aplicar en detalle y una declaración de que es totalmente válido.
Seguro, siempre puedes mirar de cerca lo suficiente, y encontrar las fuerzas que actúan sobre un objeto. Del mismo modo, si usted tiene un gas alguien dice que es en $300\ \mathrm{K}$ usted podría mirar siempre lo suficientemente cerca y encontrar desviaciones. Pero eso no significa que el concepto de "$300\ \mathrm{K}$" no está íntimamente ligada a los objetos físicos. La propiedad
capacidad para llegar a $300\ \mathrm{K}$,
o más pedantically
tener comportamiento continuo en un barrio de $300\ \mathrm{K}$, de tal manera que cualquier experimental de predicción de hecho asumiendo $300\ \mathrm{K}$ puede ser obtenida arbitraria de exactitud por estar lo suficientemente cerca de a $300\ \mathrm{K}$,
muy pertenece a los objetos reales en el mundo real, incluso si ninguno de ellos en la práctica tienen la propiedad de
actualmente en exactamente $300\ \mathrm{K}$.
Como yo lo veo, entonces, la ley de la inercia puede ser visto a celebrar en dos formas diferentes:
Una declaración acerca de la inercia de los objetos puede ser visto como un límite. Es decir, objetos "reales", el comportamiento de los asintóticamente enfoques que la predicha por la primera ley de Newton como extrañas fuerzas son eliminados del sistema. En este sentido, a continuación, hay un significado a la ley y no es arbitrario, cualquier otra opción de limitar el comportamiento estaría en contradicción con la realidad como lo observamos.
Trabajando en el otro sentido, la ley establece un punto de partida para la investigación de las fuerzas. Si no hay línea de base, por así decirlo, para los objetos de movimiento, entonces, ¿cómo podríamos incluso ir al hablar de fuerzas y aceleraciones? Sería difícil (quizá no sea imposible, pero todavía bastante insatisfactorio creo) para hacer un convincente argumento metafísico en el que los objetos se ven afectados por las fuerzas todavía un hipotético objeto afectado por fuerzas tiene una indefinido de movimiento. Esto se remonta a la existencia de sistemas de inercial Ben Crowell mencionado.
Una valiosa lectura para usted sería la de Richard Feynman el carácter de la ley física. Él explica a su manera inimitable de que las leyes sólo puede ser descrito a través de las matemáticas. Luego de la experimentación intenta revelar las imperfecciones en el modelo descrito por las matemáticas. Como con Einstein traer la relatividad en el anterior punto de vista de la mecánica Newtoniana, nunca se puede descartar una observación en la naturaleza puede ser que un día falsificar una verdad que actualmente tienen, queridos.
La trayectoria de un objeto que se considere depende de la escala en la que realizar el seguimiento de su movimiento. Para los objetos más pequeños velocidades y distancias, la necesidad de corregir la trayectoria con que cuenta la curvatura de la tierra o de la gravedad de la luna no existe. Sin embargo, si consideramos las distancias más largas, más largas escalas o las altas velocidades, las trayectorias son más "sensibles" a los pequeños cambios es decir, aparentemente pequeñas cosas (como la curvatura de la tierra o de los que la gravedad tire de la luna) tienen una mayor influencia en las cosas de un.) mayor masa, b.)mayor velocidad c.)los procesos a mayor escala de tiempo.
Así, que en realidad no se mueven en línea recta, pero para la mecánica Newtoniana, se puede asumir que sí y que no había de ser mensurable mal.
Hay al menos dos cosas que usted puede hacer con una teoría física, uno es el uso de es que para entender el universo, la otra es hacer una predicción comprobable que pueda apuntar a demostrar la falsedad de la teoría.
Hay algunas posibilidades de superposición, por ejemplo, para hacer un comprobables predecible, usted tiene que ser capaz de calcular algo con suficiente precisión como para tener una predicción, por lo que la teoría tiene que postular sus predicciones en términos de algo que se entiende bien lo suficiente para permitir que las predicciones.
Pero dado que la comprensión es tan personal, me voy a centrar ahora en las Leyes de Newton, ya que se utilizan para hacer predicciones y falsificar otras teorías y leyes. Que es lo que yo creo que son las leyes, así que no sólo (o en todos) matemática.
Las leyes de Newton del movimiento requieren en primer lugar algunas de las leyes de la misa y de las fuerzas (estos son términos que aparecen en las leyes de Newton).
La ley de Newton de la misa fueron acerca de cómo la masa dependía de decir el tamaño o la densidad (a menos que usted piensa que es tautológica, el tamaño relativo y la densidad relativa son las cosas que se miden, por lo que la masa es una cosa proporcional a ambos).
Luego hay Fuerza de las Leyes (hay muchos, por gravedad, para muelles, etc.)
La tercera ley de Newton del movimiento, a continuación, lo que limita la fuerza de las leyes que considerar (de hecho solo uso/considerar la fuerza de las leyes de conservación de momentum). Así que esta ley no es matemáticas, es decirle a usted a rechazar determinadas vigor de las leyes, incluso antes de hacer cualquier medición.
Segunda ley de Newton del movimiento, convierte a estos vigor de las leyes en las predicciones sobre el movimiento, permitiendo que el vigor de las leyes para ser probado, no sólo eliminado por violar la conservación del momento. Esto funciona debido a que él postula que podemos poner a prueba la fuerza de las leyes mediante el cálculo y luego busca en la predicción de soluciones de segundo orden ecuaciones diferenciales. Este puede ayudar a entender una fuerza de la ley, mediante la comprensión de las soluciones a las ecuaciones diferenciales. Así que esta ley no es matemáticas, es decirle a usted a rechazar determinadas vigor de las leyes después de hacer algunos cálculos (predicciones) y las mediciones.
Primera ley de Newton del movimiento, a continuación, excluye ciertas soluciones que la segunda ley permite. No estoy diciendo que históricamente Newton sabía esto, pero es posible (véase Nonuniqueness en las soluciones de Newton la ecuación de movimiento por Abhishek Dhar Am. J. Phys. 61, 58 (1993); http://dx.doi.org/10.1119/1.17411 ) disponer de soluciones a F=ma que violan la primera ley de Newton. Así que la adición de la primera ley dice que tirar de esas soluciones.
En resumen: la tercera ley restringe las fuerzas a considerar, el segundo hace predicciones, así que usted puede poner a prueba la fuerza de las leyes, y la primera restringe el (demasiado?) las soluciones que la segunda ley permite. Todos ellos tienen un propósito, todos ellos hacen algo.
Y usted necesita primero tener leyes de masa y/o leyes de las fuerzas antes de que cualquiera de las leyes de Newton del movimiento significa nada. El propósito de las leyes del movimiento no es para ser las matemáticas, es falsificar las leyes de la fuerza y la masa. Eso es lo que son, que es lo que hacen.
