Re: [問題] 數學解釋物理行為
※ 引述《OxfordGOD (牛津神)》之銘言:
: 小弟是商科出身的,有個問題想請問各位學物理的大大們
: 我現在舉f=ma的例子,我們都知道相乘在數學有一些解釋
: 比較能直覺的就是面積,面積怎麼算?就是長乘寬
: 又如果用微積分的觀念來看待這件事情的話
: 那就是切割成很多小面積加總而成,就跟乘法是一樣的東西加很多次
: 這兩者的解釋是很直覺,而且是相同的
: 但,f=ma...我想像不出來這要怎麼解釋,為什麼不是f=m+a? 或者是其它運算
: 意思是說我沒辦法用上述的說法用數學來解釋物理行為
: 更何況是其它的更複雜的運算,不知道有沒有瞭解我的問題,並且幫我解答這疑惑,感謝
其實你舉這些例子也只不過是定義問題,
只是這些定義早在你小時後就被老師徹底洗腦了。
比方說:同樣的邏輯,你也可以問說 為什麼面積不是“長加寬”而是“長乘寬”
最直接的說法則是 “面積”定義成 "長乘寬"。
而乘法也只不過是一堆加法的簡單定義。
例如: 2 連加三次等於 6; 2+2+2=6
為了方便,你定義所謂的乘法 2x3=6,2"乘"3 代表 2"連加"三次。
因此,乘法就這樣被"定義"出來了!
現在你會覺得很直覺,那只是因為你夠老,
當你小時候剛學乘法的時候,應該不是那麼直覺。
同樣地,F=ma 你也可以看作是對"力"的定義。
我們都知道,物體受一外力作用時,其運動狀態會改變
例如:一顆靜止的足球,你用腳踢它一下,它就會往前飛。
拿在手上的咖啡,你一放手,咖啡就會掉到地上。 等等...
這些物體的運動狀態之所以會改變,都是因為有一“外力”作用在此物體身上。
上面是對"外力"定性的描述,但定量的描述呢?
F=ma 可以看作是對"外力"的定量描述!
我們可以定義 外力F 等於 物體質量m 乘上 物體速度的時變率a 。
當然你可以很簡單的測試此定義合不合乎我們對萬物運行的直覺。
例如:一個放在地上靜止的籃球(a=0),一定不受外力作用。
換句話說,如果我們施加一外力於靜止籃球上,則此籃球必定動起來(a != 0)。
註:
1. 嚴格說起來,F應該解釋成"淨力"而非"外力"。
例如:放在桌上的書,雖然有重力作用於其上,卻不往下掉,
是因為桌子的正向力抵消了重力的作用,所以淨力為零。
2. 嚴格來說, F=dP/dt, where P=mv 是動量,d/dt 是時間微分運算子
F=ma 只是當物體質量不隨時間改變時,所得到的簡單式。
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