挑戰牛頓定律!?利用擴散現象來推進,原理是否有問題?

時間 2021-11-07 10:08:02

1樓:lx760506

其實牛頓定律只有乙個,即我們平時稱作的牛一定律,其它定律都是這個定律的推理結果。

牛一是個宇宙普遍定律,不可能推翻它。它是哲學層面存在的一般規律,在運動學裡的乙個特例。而這個哲學層面的一般規律實際就是邏輯上的——因果律。

凡是宇宙中發生現象改變,都會有其原因。運動改變也一定有原因,這原因就是物質間的相互作用。乙個社會現象、乙個生理現象、乙個化學反應、........

宇宙所有現象變化都能找到其原因。可見描述運動規律的牛一定律只是這其中的乙個特例。

因果律不可能否定,這是人類思維邏輯所決定的。當人類不思維或不能正常思維才沒有此定律。

2樓:白烏鴉

作為動力系統,要考慮效率。

小時候,我們玩一種小船,是用蠟筆雕刻的,因為蠟比水輕,可以浮在水面上,船尾有個凹槽,滴一坨原子筆芯裡的油墨,放在水面上,油墨和水面接觸,形成擴散,通過張力的異同,推動小船前進。

但這有個前提:小船足夠的輕……

你在正常的輪船……哦不,就算你拿個帆板,在船尾倒上一桶油墨,船也不會往前開。

3樓:BlackWatch

孤立系統在沒有對外做功的時候永遠保持靜止或者勻速直線運動!

我想,題主要挑戰的就是這個定律了。答案是不會!這個過程會導致小車左右晃動,但是最終回到初始位置,且不會殘留任何方向的速度。

為什麼題主會疑惑呢,主要是對整個過程的初始狀態和最終狀態的分析不熟練導致的。要運用這個定律只要關注兩點:

1、系統是否孤立,或者說找到孤立系統組成,在這裡車、溶質、水均未對其它物體做功產生影響,因此認為它們組成了乙個孤立系統。

2、系統是否對外做功,當有人定義了乙個系統的組成然後再去分析時,可以分析它們的對外做功情況,直接得出最終的運動情況。如果沒有對外做功,那系統一定保持靜止或勻速直線運動。

題主如果不能理解或者接受上面說規律,很可能是覺得系統內部做功的時候明明也會動啊!憑什麼說它們是靜止呢?比如光滑平面上的小車和鐵球,鐵球在車上。

當鐵球從小車的左邊移動到右邊的時候小車明明向左移動了,憑什麼說它靜止。要理解這點就要知道物理分析運動過程的時候是要把孤立系統當作整體看待的,這個整體在分析的時候甚至要把它理解成乙個沒有大小的質點。你說小車向左移動了,那鐵球還向右移動了呢,它們的整體重心是沒動的啊,質點就類似這個重心。

題主描述了一堆花裡胡哨的運動過程,其實只要看初始狀態、最終狀態、和有沒有對外做功就可以了。

1、初始狀態:溶質位於小車中間,整體靜止

2、最終狀態:溶質溶於水,均勻分布於水中後,整體重心位於小車中間

3、運動過程:沒有對外做功

4、結論:質點概念上的系統始終保持靜止狀態。

至於系統內部相互作用,往往會相互抵消:

運動一開始溶質向左發射,小車反向位移向右產生了乙個初始速度,如果沒有後續小車會保持這個速度不變,但是溶質撞到板子,在不考慮能量損失的情況下溶質的動能和小車的動能大小相等方向相反,會停下來,系統回到靜止,然後在溶質從左往溶液整體擴散的時候,相當於人從船的左邊向右邊走,船是會向左有一段位移,位移距離與開始時向右的位移距離相等,這是因為初始時溶質小車中間,溶於水後均勻分布重心也在小車中間,小車位置沒有變化,或者有一定誤差有一點點變化,但是肯定不會有持續的速度。這是因為孤立系統在沒有對外做功的時候永遠保持靜止或者勻速直線運動。

4樓:奮鬥

關鍵之處應該在於,密度比水大的溶質在向右擴散的過程中,是否會導致容器向左運動?

維基百科「分子擴散「中說到:「在具有均勻溫度的相中,沒有外部淨力作用於顆粒,擴散過程最終將導致完全混合」。(自動翻譯)

「擴散」是濃度在乙個物體內的逐漸移動/分散,由於濃度梯度,沒有物質的淨運動。在唯象方法中,擴散是物質從高濃度區域向低濃度區域的運動,而不作整體運動。

它們的運動是隨機的,所以它們會從任意一點向各個方向勻速運動這並不是因為分子「更喜歡」向乙個方向運動,而只是因為它們在邊界的一側比另一側多。因此,有乙個從左到右的材料淨通量。這就是擴散。

5樓:劉晨

首先,你這個題目成立的條件是物質溶解的時候不會對水產生巨集觀上的力,但這個條件能否真的成立還存疑。emmm,顯然物質溶解的時候,系統的重心會發生改變,具體實驗我沒聽說有人做過,但我傾向於物質溶解的時候小車會慢慢回到原來位置。

6樓:西佛鹼

仔細看了一遍問題,我感覺理論上可行,也並沒有挑戰經典力學中哪條物理定律(不限於牛頓定律)。

能量守恆肯定沒有違背,因為提取溶質消耗大量能量。

動量守恆也沒有違背,因為車最終是靜止的。動量守恆沒規定位移也要守恆

剛剛看到題主想挑戰牛頓第一定律,即「任何物體都要保持勻速直線運動或靜止狀態,直到外力迫使它改變運動狀態為止。」眾所周知,完整描述運動需要將牛頓第一定律與第二定律結合,因此我們將兩個定律結合考慮。而動量定理可以看成牛頓前兩大定律對時間的積分形式,故我們只需考慮動量定理。

位移為s1的部分,溶質在發射時給車乙個向右的力,碰壁後給車乙個向左的力,這兩個力大小不一定相等,但其衝量等大反向。溶質與車發生完全非彈性碰撞,故始態與終態均相對靜止。並沒有出現什麼問題。

位移為s2的部分,力是微觀的,但其合力衝量同樣與s1時相似。至於s2

7樓:落天

整體法和隔離法。

無論小車裡的溶質怎麼動,小車的移動實際上都只是由溶質位置變化引起小車重心相對位置改變引起的,而相對車外任意一點,小車的重心位置並沒有發生改變。另外,在題目所述及的運動中,像小車右側收集溶質、溶質發射後撞擊擋板速度歸零引發的位移都被題主無情的忽略了。

如果這樣一輛小車能動起來,我可以設計如下一台車:地上堆滿桌球,一名運動員站在車地板上唯一不光滑的地方隨機從地上撿起一顆球打向左側,最終桌球落在球堆上,由於地心引力影響桌球必然會相互擠壓然後填不上剛被拿走球的空隙以達到受力平衡,車動了!而且,這輛車的存在有助於中國對於桌球人才的培養。

如果你覺得中國足球差,你還可以把桌球換成足球,讓運動員站在檯子上踢。

如果你對人力不滿意,那麼我們還可以這樣:通過太陽能電池板驅動風扇吹動車前部的風帆,車動了!清潔能源yyds!

8樓:一半春休

問題挺多的。

1.擴散時小車是否運動

首先,布朗運動的無規性和分子熱運動平均速度為0這些巨集觀統計性質都是在「平衡」的條件下談的,但是溶解顯然是乙個不可逆的過程(改變溫度是要外界做功的),所以這個過程不是平衡的,這些統計規律自然沒辦法使用。甚至可以直觀的想到,在未充分擴散的時刻,左邊溶解的物質會使左邊液體濃度增大,這時單位時間內撞到容器壁的分子變得比右邊多,導致壓強變大。

況且質心定理的推導過程是非常嚴謹的,結論是不論質點系各質點之間的拘束力多麼複雜,質心的運動都僅和合外力有關。這個場景沒有摩擦,所以系統沒有受到任何外力,也因此質心的位置不會發生改變,在溶解的過程中,小車會回到原處。

2.小車的運動

這個s1和s2有些奇怪,系統的動量是守恆的,那麼當噴射出的溶質全部撞到擋板後,小車和溶質都會停下來,而不是向反方向運動,所以應該沒有s2,僅僅是小車向右移動了s1。只有在有摩擦力的時候,因為摩擦力有衝量,小車才會向左移動。

3.能量問題

不受外力的物體會靜止或保持勻速直線運動,題主如果是想通過這個思路製造乙個不依靠外力也不損耗工質,卻既能靜止又能向特定方向移動的機器,那麼根據前面的論述,這大概率做不到。

並且,這個系統比較耗費能量。發射器的能量轉移給了溶質和小車,而這部分能量在溶質與小車的非彈性碰撞中完全損失掉了。同時將環境公升溫需要消耗功,而根據熱力學第二定律,把環境的溫度降低所獲得的功要少於第一步公升溫消耗的,這個過程也會消耗功。

4.總結

在沒有外力的環境,比如宇宙中,不消耗質量而改變整個系統的運動狀態是不能實現的,題主的這個機械也不行。

而在有外力的環境,則不必使用這樣效率差的方式運動。走路,電動車,汽車等都是比較高效利用能量的運動方式,而且都沒有怎麼損失系統質量(非要說汽車尾氣算質量損失那也沒辦法)。

況且,倘若可以製造幾乎沒有摩擦的道路,那麼甚至可以先給運動的物體乙個動能在路面運動,等到達終點後再想辦法把動能收回來,這樣做更加有效率。

9樓:琥珀天藍

額,說實話,你怎麼讓溫度降低,又怎麼讓溫度公升高,這個問題我很好奇,配備一台冷熱迴圈系統,那麼這個系統的壓縮你靠啥供能?如果你非要說只靠環境溫度變化,那我告訴你環境溫度變化也要供能啊,誰在供:太陽爸爸,還是地球媽媽?

現在,我可以給你提出乙個問題,一輛車,只靠當地吹風來推動,車速可以超過風速不,且一直超過風速,甚至幾倍風速不?這些不是比你的問題更有趣?

10樓:黑桃艾斯

擴散是無序的,左腳踩右腳不能上天。

無重力等外力干擾下,每個分子或離子都在擴散作用中呈無序運動,布朗作用的無序性導致在一段無限長的時間裡,分子平均做功為0。

如果在地球上,上面密度大,下面密度小,的確會產生乙個「掉落」的超重,但那只是竊取了天尊牛頓的偉力,你站在這裡不要走動,我這就去找他老人家骨灰盒

牛頓定律是錯的嗎?

人生若只如初見 這不是乙個對錯的問題,而是牛頓定律適用範圍的問題。牛頓定律應用於經典物理,它的適用範圍是巨集觀低速運動的物體,所謂巨集觀低速就是除開速度接近光速,和微觀的電子等粒子的運動。微觀粒子的運動是不能確定其運動軌跡的,接近光速的物體是不能用慣性參考係的,這又涉及到波粒二象性和相對論的問題 葉...

對於牛頓定律,應該這麼糾結嗎

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