Warum beschleunigt ein Körper, wenn eine Kraft auf ihn einwirkt? [geschlossen]

Force PER DEFINITION ist$\frac{\partial p}{\partial t}$Daher$\int_{t_{0}}^{t_{1}} \frac{\partial p}{\partial t} dt$= Umsteigen$p$

Das Aufbringen einer Kraft für eine Zeit ändert den Impuls eines Körpers,

$p= mv$

$\frac{\partial p}{\partial t} = ma$

Wenn ich also eine Kraft anwende, erhalte ich eine Beschleunigung,

Die Beschleunigung ist die Rate, mit der sich die Geschwindigkeit in Bezug auf die Zeit ändert.

Es geht darum, eine Menge zu definieren, die nützlich ist. Wir können Beschleunigung, Geschwindigkeit, Entfernung messen. Die Definition einer Größe, die diese Werte in irgendeiner Weise verändert, kann also als Werkzeug zur Vorhersage und zum Verständnis der Natur verwendet werden.

Wie andere bereits betont haben,$F=ma$ist eine Definition von Kraft (und Masse für diese Angelegenheit). Der Grund, warum wir das Konzept der Kraft erfunden haben, wie es durch diese Gleichung definiert ist, ist, dass es die Dinge sehr einfach und elegant macht. Wir wollen verstehen, wie sich Dinge bewegen. Wir stellen fest, dass sich Objekte normalerweise mit konstanter Geschwindigkeit bewegen. Der besondere Umstand liegt vor, wenn ein Objekt von der konstanten Bewegung abweicht. Wann immer ein Objekt von einer konstanten Bewegung abweicht, sagen wir daher, dass per Definition eine Kraft auf es einwirkt. Dann stellt sich heraus, dass wir in unserem Universum alle Arten von Phänomenen mit nur ein paar einfachen fundamentalen Kräften beschreiben können.

Beachten Sie, dass wir genauso gut versuchen könnten, eine "Geschwindigkeitskraft" durch die Gleichung zu definieren$F_v=mv$. Sie könnten technisch gesehen eine vollständige Theorie der klassischen Physik unter Verwendung von "Geschwindigkeitskräften" aufbauen (verwenden Sie einfach$F_v=\int_{t_0}^t Fdt+mv_0$). Ein solches System wäre jedoch äußerst unelegant. Die "Geschwindigkeitskraft" müsste von der gesamten Geschichte der Wechselwirkungen des Teilchens abhängen.

Kraft ist definiert als eine Wechselwirkung, die die Bewegung eines Objekts verändert (siehe zum Beispiel die Newtonschen Gesetze). Eine Bewegungsänderung bedeutet, dass das Objekt, das die Kraft erfährt, beschleunigt wird.

Das sollte in jedem Physiklehrbuch stehen…

Rahmenherausforderung: Ihre Frage ergibt keinen Sinn; auch kann es nicht ohne weiteres mit Worten beantwortet werden

Weil ich aus einer anderen Welt komme und von diesen Dingen nichts weiß

Eine Sache, die wir für die Physik annehmen, ist, dass die Gesetze der Physik (wie wir sie verstehen) überall gelten . Zeit und Raum mögen sich in Bezug auf Masse anders verhalten, sicher, aber das folgt auf der Erde immer noch denselben Gesetzen wie anderswo. Wo auch immer Sie sich im Universum befinden, Sie verstehen Pull oder Push.

Alles, was du nicht verstehst, sind die Worte. Sie sagen "erklären Sie ziehen oder drücken". Ich fasse deinen Körper physisch und ziehe und drücke. Jetzt verstehst du Pull und Push.

Worte beschreiben lediglich eine physische Aktion. Irgendwann muss die physische Aktion so beobachtet werden, wie wir uns beide einig sind. Das Hinzufügen zusätzlicher Wörter hilft nicht, dies zu erklären.

Der erste Schritt zum vollständigen Verständnis der Bedeutung klassischer Kräfte besteht darin, Modelle und ihre Merkmale kategorisch von der Realität selbst zu trennen. Unsere Modelle streben danach, die Realität zu beschreiben, aber letztendlich müssen wir erkennen, dass Konzepte wie Geschwindigkeit, Impuls und Kraft im Kontext eines Modells definiert werden, nicht eindeutige Merkmale der Realität. Die Realität gibt uns Intuition für unsere Modelle und umgekehrt, aber sie sind unterschiedlich.

Nun die Aussage$\vec F=\frac{d \vec P}{dt}$ist geladen. Es ist das Kernpostulat eines Modells der Dynamik, eines Modells, das ziemlich viele Dinge postuliert, damit die Aussage eine Bedeutung hat.

Eine fundamentale Kraft oder fundamentale Wechselwirkung in der Physik ist jede Wechselwirkung zwischen Materie, die nicht auf grundlegendere Wechselwirkungen reduziert werden kann. Aus Sicht dieser Fragestellung ist dies keine so erbauliche Definition, weil nämlich unklar ist, wie sich diese auf die Bewegung auswirken müssen. Dies war eine Notwendigkeit für die Allgemeingültigkeit, da Schlüsselmaße der "Bewegung" wie Position und Geschwindigkeit in der Grundlagenphysik nicht unbedingt aussagekräftig sind. Wenn wir uns jedoch auf die klassische Physik beschränken, wo die grundlegendsten Objekte im Modell Teilchen mit wohldefinierten Positionen sind (sei es in der Einsteinschen Raumzeit oder im galileischen euklidischen Raum), ist das einfach eine Annahmedes Modells, dass alle diese Wechselwirkungen die Teilchenbewegung gemäß dem zweiten Newtonschen Gesetz beeinflussen, und ein Teil dieser Annahme ist, dass mit jeder grundlegenden Wechselwirkung eine Vektorkraft auf jedes der interagierenden Teilchen verbunden ist, die ihre Wirkung vollständig einkapselt. Denken Sie an die Coulomb-Kraft zwischen geladenen Teilchen oder allgemeiner an die Lorentz-Kraft.

Wenn wir vorlegen$\vec F = \frac{d \vec P}{dt}$Als Mittel zur Modellierung der klassischen Dynamik postulieren wir dann, dass Materie aus Teilchen mit wohldefinierten Impulsen besteht; Wir postulieren , dass es eine Sammlung grundlegender Wechselwirkungen der Materie gibt und dass jeder von ihnen ein Vektor zugeordnet ist$\vec F_i$($i$Indizierung über die Wechselwirkungen), genannt seine Kraft , auf jedes Materieteilchen; Darüber hinaus postulieren wir (in einem galiläischen Kontext), dass es eine Familie von Referenzrahmen gibt, die als Trägheitsrahmen bezeichnet werden und innerhalb derer die Gleichung liegt$\sum_i \vec F_i = \frac{d \vec P}{dt}$gilt für jedes Materieteilchen (und damit für daraus zusammengesetzte Systeme). Durch die Beobachtung der Dynamik in der realen Welt stellen wir Hypothesen auf , was die grundlegenden Wechselwirkungen sind und welche Vektorkraft damit verbunden ist. Diese setzen wir dann in unser Modell ein$\vec F = \frac{d \vec P}{dt}$und sehen, wie gut es vorhersagt, was wir sehen.

All das, um zu sagen: „Push“ und „Pull“ sind Heuristiken, die erfassen, was „Kraft“ in der Realität bedeuten soll, aber definitionsgemäß ist eine Kraft eine modellierte Manifestation einer grundlegenden Wechselwirkung von Materie, und wir sagen, dass Kräfte Beschleunigung verursachen, weil Unser Modell dafür funktioniert sehr gut bei der Vorhersage dessen, was wir in der realen Welt sehen.

Am Ende sind es alle Felder, die einen optimalen Zustand niedrigster Energie erreichen wollen: In unserer makroskopischen Welt sind es elektromagnetische und Gravitationsfelder. Auf der Teilchenebene gibt es zusätzlich schwache und starke Kräfte.

Alles neigt dazu, "bergab" zu gehen (bis zu einem gewissen Minimum), solange die Kräfte nicht ausgeglichen sind.

Wenn dieses Minimum – das Gleichgewicht – erreicht ist, bleiben nur noch innere Kräfte übrig. Die Atome in Kristallen erfahren enorme elektromagnetische Kräfte, die sich erst bemerkbar machen, wenn wir versuchen, das Gleichgewicht zu stören. Ob diese Kräfte, die sich gegenseitig perfekt aufheben, tatsächlich vorhanden sind, liegt im Auge des Betrachters.

Als weiteres Beispiel stehen viele Glasartefakte unter innerer Spannung, die erst sichtbar wird, wenn ein Riss entsteht und das Kräftegleichgewicht beendet. Normalerweise ignorieren wir innere Kräfte, bis das Gleichgewicht gestört wird, wie bei dem erwähnten Glas oder einer Brücke in Genua, oder wenn es an uns liegt, das Gleichgewicht aufrechtzuerhalten. Fragen Sie einfach Atlas oder St. Christopher.

In der Newtonschen Mechanik ist das die Definition einer Kraft : F = MA, wobei M die Masse und A die Beschleunigung ist. Warum beschleunigt mein Auto nicht, wenn ich mich dagegen lehne? Ist das nicht eine Kraft? Es gibt Reibung der Reifen auf dem Boden und Reibung im Getriebe, sodass die Nettokraft Null ist (es sei denn, ich drücke wirklich stark).

Die Newtonsche Mechanik ist ein großer konzeptioneller Sprung von der Aristotelischen Mechanik – siehe The Invention of Science: A New History of the Scientific Revolution, von David Wootton . In vielerlei Hinsicht ist die Theorie von Aristoteles intuitiver: Sie führt einfach nicht zu einem Mittel zur Bewegungsberechnung, das funktioniert.

Wenn Sie auf den „Warum“-Fragen bestehen, werden Sie möglicherweise feststellen, dass Sie die Newtonsche Mechanik verlassen und sich der Relativitätstheorie und Quantenmechanik zuwenden. Angeblich fragte sich Einstein, warum er eine Kraft (Gewicht) auf seinen Stuhl ausübte, die durch eine gleiche Kraft des Stuhls auf seinen Tuchis ausgeglichen wurde . Seine Antwort war die Allgemeine Relativitätstheorie .

Auf diese Frage gibt es durchaus zufriedenstellende Antworten. Die meisten von ihnen verwenden die Newtonsche Kraftgleichung

Aber auch aus mikroskopischer Sicht kann es mögliche Erklärungen geben. Man kann argumentieren, dass da viel Platz in einem Körper ist. Warum nicht, wenn ich einen Körper drücke, gehe ich einfach durch ihn hindurch, anstatt ihn von seiner Position zu verschieben. Ich glaube nicht, dass Newtons Gleichung diese Möglichkeit zulässt.

Dies liegt am Pauli-Ausschlussprinzip, das besagt, dass das Elektron nicht gerne zusammengedrückt wird. Wenn also eine Elektronenwolke aus Ihrer Hand versucht, sich mit einem anderen Körper zu quetschen. Du bekommst Abstoßung. Natürlich geht dort auch eine ganze Menge elektromagnetischer Wechselwirkungen ein. Aber der einzige Grund ist das Ausschlussprinzip.

Ich weiß nicht, inwieweit ich falsch oder richtig liege, aber was ich über Gewalt denke, ist das-

Kraft ist ein Versuch, etwas zu beschleunigen, und wenn dieses "Etwas" beschleunigt und ein anderes Ding seinen Weg behindert, wie ein Ball (wenn er mit der Hand geschoben wird), kommt Interia, das Grundgesetz, das versucht, den Ball dazu zu bringen, seine Bewegung beizubehalten, ohne sich zu ändern . Aber die Beschleunigung der Hand bewegt auch den Ball. Wir können dies als Kraft empfinden, weil wir dafür sensibel sind. Aber andererseits beschleunigt der Ball auch mit unserer Hand. Diese Trägheit des Balls verringert die Beschleunigung unserer Hand. Wir versuchen also tatsächlich, unsere Hand mit einer höheren Rate zu beschleunigen, als sie tatsächlich ist. Was uns diese Kraft auch spüren lässt.

Eine Hand, die an beschleunigt$6m/s^2$mit Masse 5kg hat Impulsänderungsrate =$30kg m/s^2$

Eine Kugel mit einer Masse von 1 kg wird zur Hand hinzugefügt und ergibt eine Gesamtmasse von 6 kg

Aber da die Energiezufuhr oder Impulsänderungsrate gleich bleibt, erhalten wir Beschleunigung =$30kg m/6kg s^2 = 5m/s^2$

Bälle bekommen Kraft =$5m/s^2 × 1kg = 5N$

Reduzierung der Handbeschleunigung =$1m/s^2$

Kraft auf der Hand = Verringerung der Beschleunigung × Masse der Hand =$1m/s^2 × 5kg = 5N$

Hier beträgt die ausgeübte Kraft 5 M und die gefühlte Kraft 5 N.

Hier wird also auch erklärt, warum es eine Reaktionskraft gibt.

Denn wir können die Kraft als etwas definieren, dem Trägheit entgegensteht, was eigentlich eine Bewegungsänderung ist. Da Objekte auch Masse haben, ist es Masse mal Beschleunigung, die mit Trägheit kämpft. Wir nennen dies Kraft.