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牛頓第二運動定律

指数 牛頓第二運動定律

牛頓第二運動定律(Newton's second law of motion)闡明,物體的加速度與所受的凈力成正比,與質量成反比,物體的加速度與凈力同方向。 牛頓第二定律亦可以表述為「物体的动量对时间的变化率和所受外力成正比」。即动量对时间的一阶导数等于外力。.

80 关系: 加加速度加速度动量动量中心系力矩厘米-克-秒制千克参考系对应原理对称性 (物理学)常微分方程平抛运动乔治·阿特伍德二體問題廣義相對論伯努利定律引力开普勒定律佩爾頓式水輪機微分方程微积分学圓周運動圆锥摆刚体因次分析四維加速度四維力状态空间科学大纲等效原理米諾夫斯基粒子米每二次方秒納維-斯托克斯存在性與光滑性約化質量经典力学经典场论翼面負載終端速度电磁场無粘性流物理学定律列表物理定律牛顿万有引力定律牛顿第三运动定律牛顿第一运动定律達朗貝爾原理静力学静摩擦力馬克士威方程組...馬克士威應力張量角加速度諧振子质量运动方程能量均分定理阻尼阿特伍德機薛定谔方程重力加速度艾萨克·牛顿Rüchardt實驗S波梅爾德實驗欧拉方程 (流体动力学)歐拉運動定律波动方程洛伦兹力渦輪機構有效质量最小作用量原理惯性参考系操作定义数学巧合数学分析拉格朗日力学拉格朗日量拉格朗日方程式拉普拉斯-龍格-冷次向量曲线运动 扩展索引 (30 更多) »

加加速度

加加速度,又称變加速度、急动度或衝動度,是描述加速度变化快慢的物理量。加加速度是由加速度的变化量和时间决定的。.

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加速度

加速度是物理学中的一个物理量,是一个矢量,主要应用于经典物理当中,一般用字母\mathbf表示,在国际单位制中的单位为米每二次方秒(\mathrm)。加速度是速度矢量對于时间的变化率,描述速度的方向和大小变化的快慢。 在经典力学中,牛顿第二定律说明了力和加速度成正比,這定律又稱為「加速度定律」。假設施加於物體的淨外力為零,則加速度為零,速度為常數,由於動量是質量與速度的乘積,所以動量守恆。在電動力學裏,呈加速度運動的帶電粒子會發射电磁辐射。.

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动量

在古典力学裏,动量(momentum)是物体的质量和速度的乘積。例如,一輛快速移動的重型卡車擁有很大的動量。若要使這重型卡車從零速度加速到移動速度,需要使到很大的作用力;若要使重型卡車從移動速度減速到零速度也需要使到很大的作用力。假若卡車能夠輕一點或移動速度能夠慢一點,則它的動量也會小一點。 动量在国际单位制中的单位为kg m s^。有關动量的更精确的量度的内容,请参见本页的动量的现代定义部分。 一般而言,一个物体的动量指的是这个物体在它运动方向上保持运动的趋势。动量实际上是牛顿第一定律的一个推论。 动量是个矢量。 动量是一个守恒量,这表示为在一个封闭系统内动量的总和不可改变。在经典力学中,动量守恒暗含在牛顿定律中,但在狭义相对论中依然成立,(广义)动量在电动力学、量子力学、量子场论、广义相对论中也成立。 勒内·笛卡儿认为宇宙中总的“运动的量”是保持守恒的,这里所说的“运动的量”被理解为“物体大小和速度的乘积”——但这不宜被解读为现代动量定律的表达方式,因为笛卡尔并没有把“质量”这个概念与物体“重量”和“大小”之间的关系区分开来,更重要的是他认为速率(标量)而不是速度(向量)是守恒的。因此对于笛卡尔来说:一个移动的物体从另一个表面弹回来的时候,该物体的方向发生了改变但速率没有发生改变,运动的量应该没有发生改变。.

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动量中心系

在物理学中,动量中心系(Center-of-momentum frame)是人为选取的这样一个参考系,在此参考系中,系统的总动量为零。动量中心系又叫做零动量系(zero-momentum frame)。 动量中心系的特例是质心参考系,即原点固定在体系质心的动量中心系。.

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在物理學中,力是任何導致自由物體歷經速度、方向或外型的變化的影響。力也可以藉由直覺的概念來描述,例如推力或拉力,這可以導致一個有質量的物體改變速度(包括從靜止狀態開始運動)或改变其方向。一個力包括大小和方向,這使力是一個向量。牛頓第二定律,\mathbf.

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力矩

在物理学裏,作用力促使物體繞著轉動軸或支點轉動的趨向,稱為力矩(torque),也就是扭转的力。转动力矩又称为转矩。力矩能够使物体改变其旋转运动。推擠或拖拉涉及到作用力 ,而扭转則涉及到力矩。如图右,力矩\boldsymbol\,\!等於径向向量\mathbf\,\!与作用力\mathbf\,\!的叉积。 簡略地说,力矩是一種施加於好像螺栓或飛輪一類的物體的扭轉力。例如,用扳手的開口箝緊螺栓或螺帽,然後轉動扳手,這動作會產生力矩來轉動螺栓或螺帽。 根據国际单位制,力矩的单位是牛顿\cdot米。本物理量非能量,因此不能以焦耳(J)作單位;根據英制单位,力矩的单位则是英尺\cdot磅。力矩的表示符号是希腊字母\boldsymbol\,\!,或\mathbf\,\!。 力矩與三個物理量有關:施加的作用力\mathbf\,\!、從轉軸到施力點的位移向量\mathbf\,\!、兩個向量之間的夾角\theta\,\!。力矩\boldsymbol\,\!以向量方程式表示為 力矩的大小.

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厘米-克-秒制

厘米-克-秒單位制或厘米-克-秒系統(英文:centimetre-gram-second system,故常簡稱CGS制)是一種物理單位的系統制度,分別以厘米、克及秒為長度、質量及時間的基本單位。 在力學單位方面厘米-克-秒單位制是一致的,但在電學單位方面則有幾種變體。此單位系統後來被MKS--取代,也就是米-千克-秒系統(meter-kilogram-second system),而其又被國際單位制(SI system)所取代;國際單位制具有MKS制的三個基本單位,再加上凱氏溫標、安培、燭光及莫耳,有許多工程及科學領域只使用國際單位制,不過仍有一些領域常使用厘米-克-秒單位制。 在量測純力學系統時(即只和長度、質量、力、壓力、能量等物理量有關的系統),厘米-克-秒制和國際單位制之間的轉換相當單純及明確。單位間的轉換係數均為10的次幂,均可由以下關係推導而成;100 cm.

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千克

--( → ,,單位符号kg),又称--,国际单位制中質量的基本單位。在国际单位制的七个基本单位中,千克是唯一一個带有词头的基本單位。 目前,千克是国际单位制基本单位中唯一仍使用实物进行定义的单位,即被定义为国际千克原器的质量。2011年国际度量衡大会(CGPM)会议原则性同意以普朗克常数重新定义千克,并计划于2018年会议上做出最终决定。.

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参考系

参考系(又称参照系、参考坐标),在物理學中指用以測量並記錄位置、定向以及其他物體屬性的坐標系;或指與觀測者的運動狀態相關的觀測參考系;又或同指兩者。.

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对应原理

對應原理(correspondence principle)表明,在大量子數極限下,量子物理對於物理系統所給出的預測應該符合經典物理的預測。更仔細地說,為了在微觀層級正確地描述物質而對於經典理論做出的任何修改,其所獲得的結果當延伸至宏觀層級時,必須符合通過多次實驗檢試的經典定律。 尼爾斯·玻爾於1920年表述出對應原理,但他先前於1913年在發展原子的玻爾模型時,就已經使用到這原理。 更廣義地,對應原理代表一種信念,即在大量子數極限下,新理論應該能夠在舊理論的工作區域內複製已建立的舊理論。 經典物理量是以可觀察量的期望值的形式出現於量子力學。埃倫費斯特定理展示出,在量子力學裏,可觀察量的期望值隨著時間流易的演化方式,這演化方式貌似經典演化方式。因此,假若將經典物理量與可觀察量的期望值關聯在一起,則對應原理是埃倫費斯特定理的後果。.

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对称性 (物理学)

对称性(symmetry)是现代物理学中的一个核心概念,系统从一个状态到另一个状态,如果这两个状态等价,则说系统对这一变换是对称的。或者说给系统一个“操作”,如果系统从一个状态变到另一个等价的状态,则说系统对这一操作是对称的。它泛指「规范对称性」(gauge symmetry),或「局域对称性」(local symmetry)和「整体对称性」(global symmetry)。它是指一个理论的拉格朗日量或运动方程在某些变量的变化下的不变性。如果这些变量随时空变化,这个不变性被称为规范对称性,反之则被称为整体对称性。物理学中最简单的对称性例子是牛顿运动方程的伽利略变换不变性和麦克斯韦方程的洛伦兹变换不变性和相位不变性。 数学上,这些对称性由群论来表述。上述例子中的群分别对应着伽利略群,洛伦兹群和U(1)群。对称群为连续群和分立群的情形分别被称为「连续对称性」(continuous symmetry)和「離散對稱性」(discrete symmetry)。德国数学家外尔(Hermann Weyl)是把这套数学方法运用于物理学中并意识到规范对称重要性的第一人。1950年代杨振宁和米尔斯意识到规范对称性可以完全决定一个理论的拉格朗日量的形式,并构造了核作用的SU(2)规范理论。从此,规范对称性被大量应用于量子场论和粒子物理模型中。在粒子物理的标准模型中,强相互作用,弱相互作用和电磁相互作用的规范群分别为SU(3),SU(2)和U(1)。除此之外,其他群也被理论物理学家广泛地应用,如大统一模型中的SU(5),SO(10)和E_6群,超弦理论中的SO(32)和E_8\times E_8群。 整体对称性在粒子物理和量子场论的发展中也起着非常重要的角色,如强相互作用的手征对称性。规范和整体对称性破缺是粒子物理學和凝聚体物理学的重要概念。.

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常微分方程

在数学分析中,常微分方程(ordinary differential equation,簡稱ODE)是未知函数只含有一个自变量的微分方程。对于微积分的基本概念,请参见微积分、微分学、积分学等条目。 很多科学问题都可以表示为常微分方程,例如根据牛顿第二运动定律,物体在力的作用下的位移 s 和时间 t 的关系就可以表示为如下常微分方程: 其中 m 是物体的质量,f(s) 是物体所受的力,是位移的函数。所要求解的未知函数是位移 s,它只以时间 t 为自变量。.

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平抛运动

当物体在具有一定初速度并水平抛出时,在空气阻力忽略不计的情况下,只在重力作用下的运动叫做平抛运动。由牛顿第二定律(F.

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乔治·阿特伍德

乔治·阿特伍德(George Atwood ,),英格兰数学家、国际象棋棋手。他曾发明了一种装置来展现恒定的加速度与牛顿第二定律的影响,后世称为阿特伍德机,他曾与当时多名国际象棋高手对局,并违反当时习惯地将对局记载下来,称为重要的研究资料。.

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二體問題

在經典力學裏,二體問題(two-body problem)研究兩個粒子因彼此互相作用而產生的運動。這是個很重要的天文問題,常見的應用有衛星繞著行星公轉、行星繞著恆星公轉、雙星系統、雙行星、一個經典電子繞著原子核運動等等。 二體問題可以表述為兩個獨立的單體問題,其中一個是平凡的單體問題,另外一個單體問題研究一個粒子因外力作用而呈現的運動。由於很多單體問題有精確解(exact solution),即不需借助近似方法就可得到問題的解答;其對應的二體問題連帶地也可解析。顯然不同地,除了特別案例以外,三體問題(或者更複雜的多體問題)並沒有精確解。.

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廣義相對論

广义相对论是現代物理中基于相对性原理利用几何语言描述的引力理论。该理论由阿尔伯特·爱因斯坦等人自1907年开始发展,最终在1915年基本完成。广义相对论将经典的牛顿万有引力定律與狭义相对论加以推廣。在广义相对论中,引力被描述为时空的一种几何属性(曲率),而时空的曲率则通过爱因斯坦场方程和处于其中的物质及辐射的能量與动量联系在一起。 从广义相对论得到的部分预言和经典物理中的对应预言非常不同,尤其是有关时间流易、空间几何、自由落体的运动以及光的传播等问题,例如引力场内的时间膨胀、光的引力红移和引力时间延迟效应。广义相对论的预言至今为止已经通过了所有观测和实验的验证——广义相对论虽然并非当今描述引力的唯一理论,但却是能够与实验数据相符合的最简洁的理论。不过仍然有一些问题至今未能解决。最为基础的即是广义相对论和量子物理的定律应如何统一以形成完备并且自洽的量子引力理论。 爱因斯坦的广义相对论理论在天体物理学中有着非常重要的应用。比如它预言了某些大质量恒星终结后,会形成时空极度扭曲以至于所有物质(包括光)都无法逸出的区域,黑洞。有证据表明恒星质量黑洞以及超大质量黑洞是某些天体例如活动星系核和微类星体发射高强度辐射的直接成因。光线在引力场中的偏折会形成引力透镜现象,这使得人们可能观察到处于遥远位置的同一个天体形成的多个像。广义相对论还预言了引力波的存在。引力波已经由激光干涉引力波天文台在2015年9月直接观测到。此外,广义相对论还是现代宇宙学中的的理论基础。.

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伯努利定律

伯努利原理(Bernoulli's principle),又稱柏努利定律、白努利定律(Bernoulli's Law),是流體力學中的一個定律,由瑞士流體物理學家丹尼尔·伯努利於1738年出版他的理論《Hydrodynamica》,描述流體沿著一條穩定、非黏性、不可壓縮的流線移動行為。 在流體動力學,伯努利原理指出,無黏性的流體的速度增加時,流體的壓力能或位能(勢能)總和將減少。 伯努利原理可以應用到不同類型的流體流動,從而是可廣泛套用的伯努利方程表示式。事實上,有不同類型的流的伯努利方程的不同形式的。伯努利原理的簡單形式是有效的不可壓縮流動(如最液體流動),也為移動可壓縮流體(如氣體)在低馬赫數(通常小於0.3)。更先進的形式可被應用到在某些情況 ​​下,在更高的馬赫數(見伯努利方程的推導)可壓縮流。 伯努利定律可以從能量守恆定律來推演。說明如下:在一個穩定的水流,沿著直線流向的所有點上,各種形式的流體機械能總和必定相同。也就是說,動能,位能,與內能的總和保持不變。換言之,任何的流體速度增加,即代表動態壓力和單位體積動能的增加,而在同時會導致其靜態壓力,單位體積流體的位能、內能等三者總和的減少。如果液體流出水庫,在各方向的流線上,各種形式的能量的總和是相同的;因為每單位體積能量的總和(即壓力和單位體積流體的重力位能 \rho g h的總和)在水庫內的任何位置都相同。 伯努利原理,也可以直接由牛頓第二定律推演。說明如下:如果從高壓區域往低壓區域,有一小體積流體沿水平方向流動,小體積區域後方的壓力自然比前方區域的壓力更大。所以,此區域的力量總和必然是沿著流線方向向前。在此假設,前後方區域面積相等,如此便提供了一個正方向淨力施於原先設定的流體小體積區域,其加速度與力量同方向。此假想環境中,流體粒子僅受到壓力和自己質量的重力之影響。先假設如果流體沿著流線方向作水平流動,並與流體流線的截面積垂直,因為流體從高壓區域朝低壓區域移動,流體速度因此增加;如果該小體積區域的流速降低,其唯一的可能性必定是因為它從低壓區朝高壓區移動。因此,任一水平流動流體之內,壓力最低處有最高流速,壓力最高處有最低流速。.

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引力

重力(Gravitation或Gravity),是指具有质量的物体之间相互吸引的作用,也是物体重量的来源。 引力与电磁力、弱相互作用力及强相互作用力一起构成自然界的四大基本相互作用。在这四种基本相互作用中,引力是最弱的一种,但同时也是一种长程有效作用力。在现代物理学中,引力一般由广义相对论来精确描述,认为引力反映了物体的惯性在弯曲时空中的表现。而经典力学中的牛顿万有引力定律则是对引力在通常物理条件下的极好的近似描述。 在地球上,地球对地面附近物体的万有引力赋予了物体的重量,并使物体落向地面。在宇宙中,引力让物质聚集而形成天体,同时也让天体之间相互吸引,形成按照轨道运转的天体系统。此外,月球以及太陽对地球上海水的引力,形成了地球上的潮汐。.

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开普勒定律

开普勒定律是开普勒所发现、关于行星运动的定律。他於1609年在他出版的《新天文学》科學雜誌上发表了关于行星运动的两条定律,又於1618年,发现了第三条定律。 开普勒幸运地得到了著名丹麦天文学家第谷·布拉赫所观察与收集、且非常精确的天文資料。大约于1605年,根据布拉赫的行星位置資料,开普勒发现行星的移动遵守著三条相当简单的定律。同年年底,他撰寫完成了發表文稿。但是,直到1609年,才在《新天文学》科學雜誌發表,這是因為布拉赫的觀察數據屬於他的繼承人,不能隨便讓別人使用,因此產生的一些法律糾紛造成了延遲。 在天文学与物理学上、开普勒的定律给予亚里士多德派与托勒密派极大的挑战。他主张地球是不斷地移动的;行星轨道不是圓形(epicycle)的,而是椭圆形的;行星公转的速度不等恒。这些论点,大大地动摇了当时的天文学与物理学。经过了几乎一個世纪披星戴月,废寝忘食的研究,物理学家终于能够運用物理理论解释其中的奧秘。艾萨克·牛顿應用他的第二定律和万有引力定律,在数学上严格地証明了开普勒定律,也让人们了解了其中的物理意义。.

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佩爾頓式水輪機

佩爾頓式水輪機(又譯:佩爾頓水車或伯爾頓式水輪機,Pelton wheel或Pelton Turbine)為衝擊式水輪機的一種,它是在1870年代由美國發明家所開發。佩爾頓式水輪機是利用水流動並衝擊水車時來取得能量,不同於利用水自身重量來帶動的傳統上射式水車。早在佩爾頓的設計發表前,便已有多種不同的衝擊式水輪機版本已經存在,然而它們的工作效率上,比起佩爾頓的設計來的更低。在水離開水車後,水通常仍具有速度,將水車的許多動能一併給浪費掉。佩爾頓的划槳幾何設計,使得動輪跑在水射流速度的一半後,僅用極低的速度離開動輪;因此佩爾頓的設計幾乎完全擷取了水的衝擊能量,如此一來便可擁有一部具有高效能的水輪機。.

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微分方程

微分方程(Differential equation,DE)是一種數學方程,用來描述某一類函数與其导数之间的关系。微分方程的解是一個符合方程的函數。而在初等数学的代数方程裡,其解是常数值。 微分方程的应用十分广泛,可以解决许多与导数有关的问题 。物理中许多涉及变力的运动学、动力学问题,如空气的阻力為速度函數的落体运动等问题,很多可以用微分方程求解。此外,微分方程在化学、工程学、经济学和人口统计等领域都有应用。 数学领域对微分方程的研究着重在几个不同的面向,但大多数都是关心微分方程的解。只有少数简单的微分方程可以求得解析解。不过即使没有找到其解析解,仍然可以确认其解的部份性质。在无法求得解析解时,可以利用数值分析的方式,利用电脑来找到其数值解。 动力系统理论强调对于微分方程系统的量化分析,而许多数值方法可以计算微分方程的数值解,且有一定的准确度。.

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微积分学

微積分學(Calculus,拉丁语意为计数用的小石頭) 是研究極限、微分學、積分學和無窮級數等的一個數學分支,並成為了現代大學教育的重要组成部分。歷史上,微積分曾經指無窮小的計算。更本質的講,微積分學是一門研究變化的科學,正如:幾何學是研究形狀的科學、代數學是研究代數運算和解方程的科學一樣。微積分學又稱為“初等數學分析”。 微積分學在科學、經濟學、商業管理學和工業工程學領域有廣泛的應用,用來解决那些僅依靠代數學和幾何學不能有效解決的問題。微積分學在代數學和解析幾何學的基礎上建立起来,主要包括微分學、積分學。微分學包括求導數的運算,是一套關於變化率的理論。它使得函數、速度、加速度和斜率等均可用一套通用的符號進行演绎。積分學,包括求積分的運算,為定義和計算長度、面積、體積等提供一套通用的方法。微積分學基本定理指出,微分和積分互為逆運算,這也是兩種理論被統一成微積分學的原因。我們能以兩者中任意一者為起點來討論微積分學,但是在教學中一般會先引入微分學。在更深的數學領域中,高等微積分學通常被稱為分析學,並被定義為研究函數的科學,是現代數學的主要分支之一。.

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圓周運動

在物理學中,圓周運動是指运动轨迹为圆或圆的一部分的一种运动。 圓周運動的例子有:一個轨道为圆的人造衛星的运动、一个電子垂直地進入一個均勻的磁場时所做的运动等等。.

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圆锥摆

圆锥摆是一个固定在一根悬挂在中心点上的绳子(或轻杆)的重物。其结构与单摆类似,但重物并不是像单摆一样来回摆动,而是以一个恒定的速度在水平面上做圆周运动,并和细绳(或轻杆)一起,画出圆锥的轨迹。圆锥摆最初在1660年由英国科学家罗伯特胡克作为行星的运行轨道模型所研究。 在1673年荷兰物理学家惠更斯利用他的《摆钟论》中的一个新概念——离心力,计算了它的轨道周期。之后,圆锥摆被用作一些机械设备和钟表中的计时装置。.

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刚体

在物理学裏,理想刚体(rigid body)是一種有限尺寸,可以忽略形变的固体。不论是否感受到外力,在刚体內部,質點與質點之间的距离都不会改变。这种理想模型适用条件是,运动过程比固体中的弹性波的传播要缓慢得多。根據相對論,這種物體不可能實際存在,但物體通常可以假定為完美剛體,前提是必須滿足運動速度遠小於光速的條件。 在经典力学裡,刚体通常被視為连续质量分佈体;在量子力学裏,刚体被視為一群粒子的聚集。例如,分子(由假定為質點的电子与核子组成)时常會被视为刚体。.

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因次分析

物理量的量綱可以用來分析或檢核幾個物理量之間的關係,這方法稱為量綱分析(dimensional analysis)。通常,一個物理量的量綱是由像質量、長度、時間、電荷量、溫度一類的基礎物理量綱結合而成。例如,速度的量綱為長度每單位時間,而計量單位為公尺每秒、英里每小時或其它單位。量綱分析所根據的重要原理是,物理定律必需跟其計量物理量的單位無關。任何有意義的方程式,其左手邊與右手邊的量綱必需相同。檢查有否遵循這規則是做量綱分析最基本的步驟。 推導獲得的方程式或計算結果是否基本上合理,慣常可以用量綱分析來檢察。對於較複雜的物理狀況,量綱分析也可以用來構築合理假定(參見關聯模型),然後,做嚴格的實驗加以測試,或用已發展成功的理論仔細檢試。量綱分析能夠按照各種物理量的量綱,將它們詳細分類。.

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四維加速度

在相對論中,四維加速度是牛頓力學中三維加速度的對應推廣,其為一個四維向量。四維加速度應用於反質子湮滅反應、奇異粒子共振、加速電荷的輻射現象等研究領域中。.

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四維力

四維力(four-force)是古典力學中的力物理量在相對論中對應的四維版本。.

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状态空间

态空间是控制工程中的一個名詞。状态是指在系统中可决定系统状态、最小数目变量的有序集合。而所谓状态空间则是指该系统全部可能状态的集合。簡單來說,状态空间可以視為一個以狀態變數為座標軸的空間,因此系統的狀態可以表示為此空間中的一個向量。 状态空间表示法即為一種將物理系統表示為一組輸入、輸出及狀態的數學模式,而輸入、輸出及狀態之間的關係可用許多一階微分方程來描述。 為了使數學模式不受輸入、輸出及狀態的個數所影響,輸入、輸出及狀態都會以向量的形式表示,而微分方程(若是線性非時變系統,可將微分方程轉變為代數方程)則會以矩陣的形式來來表示。 状态空间表示法提供一種方便簡捷的方法來針對多輸入、多輸出的系統進行分析並建立模型。一般頻域的系統處理方式需限制在常係數,啟始條件為0的系統。而状态空间表示法對系統的係數及啟始條件沒有限制。.

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科学大纲

以下大綱是科學的主題概述: 科学(Science,Επιστήμη)是通過經驗實證的方法,對現象(原來指自然現象,現泛指包括社會現象等現象)進行歸因的学科。科学活动所得的知识是条件明确的(不能模棱两可或随意解读)、能经得起检验的,而且不能与任何适用范围内的已知事实产生矛盾。科学原仅指对自然现象之规律的探索与总结,但人文学科也被越来越多地冠以“科学”之名。 人们习惯根据研究对象的不同把科学划分为不同的类别,传统的自然科学主要有生物學、物理學、化學、地球科學和天文學。逻辑学和数学的地位比较特殊,它们是其它一切科学的论证基础和工具。 科学在认识自然的不同层面上设法解决各种具体的问题,强调预测结果的具体性和可证伪性,这有别于空泛的哲学。科学也不等同于寻求绝对无误的真理,而是在现有基础上,摸索式地不断接近真理。故科学的发展史就是一部人类对自然界的认识偏差的纠正史。因此“科学”本身要求对理论要保持一定的怀疑性,因此它绝不是“正确”的同义词。.

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等效原理

等效原理(Äquivalenzprinzip,equivalence principle),尤其是強等效原理,在廣義相對論的引力理論中居於一個極重要的地位,它的重要性首先是被愛因斯坦分別在1911年的《關於引力對光傳播的影響》及1916年的《廣義相對論的基礎》中被提出來。 等效原理共有兩個不同程度的表述:弱等效原理及強等效原理。 對此原理,愛因斯坦曾如是說:「我為它的存在感到極為驚奇,並且猜想其中必有一把可以更深入了解慣性和引力的鑰匙。.

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米諾夫斯基粒子

米諾夫斯基粒子(Minovsky Particle)是動漫與小說作品機動戰士GUNDAM系列中,在架空世界中所虛構出的基本粒子。以下列出米諾夫斯基物理學的應用技術,有關米諾夫斯基粒子的基本原理,請參考米諾夫斯基物理學條目。 米諾夫斯基粒子的理論設定與現實中的緲子(μ子)有相似之處。.

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米每二次方秒

米每二次方秒、公尺秒平方,是国际单位制中加速度的单位。这个单位是由基本单位中的长度单位米和时间单位秒得到的导出单位。记作m/s2、m·s−2或m s−2。 加速度是用来描述速度随时间的变化率的物理量;因而米每二次方秒实际上指“米每秒每秒”。.

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納維-斯托克斯存在性與光滑性

納維-斯托克斯存在性與光滑性是有關纳维-斯托克斯方程其解的數學性質有關的數學問題,是美國克雷數學研究所在2000年提出的7個千禧年大獎難題中的一個問題。 納維-斯托克斯方程式是流體力學的重要方程式,可以描述空間中流體(液體或氣體)的運動。納維-斯托克斯方程式的解可以用到許多實務應用的領域中。不過對於納維-斯托克斯方程式解的理論研究仍然不足,尤其納維-斯托克斯方程式的解常會包括紊流。雖然紊流在科學及工程中非常的重要,不過紊流仍是未解決的物理學問題之一。 許多納維-斯托克斯方程式解的基本性質都尚未被證明。例如數學家就尚未證明在三維座標,特定的初始條件下,納維-斯托克斯方程式是否有符合光滑性的解。也尚未證明若這様的解存在時,其動能有其上下界,這就是「納維-斯托克斯存在性與光滑性」問題。 由於瞭解納維-斯托克斯方程式被視為是瞭解難以捉摸的紊流現象的第一步,克雷數學研究所在2000年5月提供了美金一百萬的獎金給第一個提供紊流現象相關資訊的人,而不是給第一個創建紊流理論的人。基於上述的想法,克雷數學研究所設定了以下具體的數學問題, Clay Mathematics Institute.

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約化質量

在牛頓力學裏,約化質量(Reduced mass),也称作折合质量、減縮質量,是出現於二體問題的 「有效」慣性質量。這是一個因次為質量的物理量,使二體問題能夠被變換為一體問題。 假設有兩個物體,質量分別為 m_\!\, 與 m_\!\, ,環繞著兩個物體的質心運行於各自的軌道。那麼,等價的一體問題中,物體的質量就是約化質量 \mu\!\, ,計算的方程式為 這結果可以很容易地證明出來.用牛頓第二定律,物體 2 施於物體 1 的作用力, 物體 1 施於物體 2 的作用力, 依據牛頓第三定律,作用力與反作用力,大小相等,方向相反: 所以, 兩個物體的相對加速度為 所以,我們總結,物體 1 的運動,相對於物體 2 ,就好似一個 質量為約化質量 的物體的運動。.

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经典力学

经典力学是力学的一个分支。经典力学是以牛顿运动定律为基础,在宏观世界和低速状态下,研究物体运动的基本学科。在物理學裏,经典力学是最早被接受为力學的一个基本綱領。经典力学又分为静力学(描述静止物体)、运动学(描述物体运动)和动力学(描述物体受力作用下的运动)。16世纪,伽利略·伽利莱就已采用科学实验和数学分析的方法研究力学。他为后来的科学家提供了许多豁然开朗的启示。艾萨克·牛顿则是最早使用数学语言描述力学定律的科学家。.

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经典场论

经典场论是描述物理场和物质相互作用的研究的物理理论。 一个物理场可以视为在空间和时间的某一点赋予一个物理量(通常是以一种连续的方式)。例如,在气象预报中,某一天一个国家的风速可以用在空间的每一点赋予一个向量来表述(通过移动代表该日的风速的箭头)。经典场论一词通常是指表述两类基本自然力的物理理论:电磁力和重力。 这些场的表述在相对论之前就给出了,在相对论之下作了相应的改动。因此,经典理论可以归类为非相对论性和相对论性的。.

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翼面負載

翼载(Wing loading)是飞机重量与机翼参考面积的比值。《飞机总体设计》 顾诵芬 著 北京航空航天大学出版社 2001年 ISBN 7810129171其中飞机的重量多选择正常起飞重量。而机翼的面积则选择包含部分机身的机翼参考面积。翼载是决定飞机机动性能、爬升性能和起降性能的关键参数。《航空名词浅释》-国际航空编辑部 1976年也是设计一架固定翼飞机时,最开始需要确定的参数之一。一般来说较小的翼载有利于提高机动性,而较大的翼载则有利于高速飞行和降低阻力。.

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終端速度

在流體動力學中,當物體在流體中運動時,在流體向物體運動反方向所施的力下,物體的運動速度因而不變,這時物體所移動的速度就是終端速度。 當向下的重力(Fg)相等於向上的阻力(Fd)時,自由落體中的物體會達到終端速度。此時物體的淨力為零,因此物體的速度保持不變。 當物體加速的時候(一般是因為重力而向下加速),施向物體的抗力也在增加,使得加速度慢下來。在某一個速度下,所產生的抗力會相等於物體的重量(mg)。這時候物體停止加速,並持續以不變的速度下落,這個速度就是終端速度(也叫沉降速度)。終端速度直接隨着重量與阻力的比值而變。更大的抗力代表較低的終端速度,而更大的重量則代表較高的終端速度。若一向下移動物體的速度大於終端速度(比方說它受一向下的力影響,或它掉進了較薄的大氣層區域,或它的形狀改變),它的速度會慢下來,直至達到終端速度為止。.

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电磁场

電磁場(electromagnetic field)是由帶電粒子的運動而產生的一種物理場。處於電磁場的帶電粒子會受到電磁場的作用力。電磁場與帶電粒子(電荷或電流)之間的交互作用可以用馬克士威方程組和勞侖茲力定律來描述。 電磁場可以被視為電場和磁場的連結。追根究底,電場是由電荷產生的,磁場是由移動的電荷(電流)產生的。對於耦合的電場和磁場,根據法拉第電磁感應定律,電場會隨著含時磁場而改變;又根據馬克士威-安培方程式,磁場會隨著含時電場而改變。這樣,形成了傳播於空間的電磁波,又稱光波。無線電波或紅外線是較低頻率的電磁波;紫外光或X-射線是較高頻率的電磁波。 電磁場涉及的基本交互作用是電磁交互作用。這是大自然的四個基本作用之一。其它三個是重力相互作用,弱交互作用和強交互作用。電磁場倚靠電磁波傳播於空間。 從經典角度,電磁場可以被視為一種連續平滑的場,以類波動的方式傳播。從量子力學角度,電磁場是量子化的,是由許多個單獨粒子構成的。.

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無粘性流

無粘性流(inviscid flow)是指沒有粘度的理想流體產生的流場。在流體力學中的一些應用,在配合無粘性流的假設下,會比較容易求解。 若流體的粘度很低,可以假設為無粘性流,在流體邊界以外的區域其特性都類似無粘性流,但在流體邊界上,以邊界層的影響為主,特性就和無粘性流不同。.

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物理学定律列表

物理学定律列表列出了各項物理範疇的所有條定律,包括力學、熱學、光學等等。.

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物理定律

物理定律或科學定律是一種理論陳述。這個陳述由特定的事實推理得出,適用於一個確定的群體或一類現象,並且可以透過陳述表明:在某些條件下,總是會發生某個特定的現象。物理定律通常是經過多年重複科學實驗與觀察得出的結論,並且被在科學界被普遍接受。科學的一個基本目標,便是以這種定律的形式對環境進行總結描述。.

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牛顿万有引力定律

万有引力定律(Newton's law of universal gravitation)指出,兩個質點彼此之間相互吸引的作用力,是與它們的質量乘積成正比,並與它們之間的距離成平方反比。 万有引力定律是由艾薩克·牛頓(Isaac Newton)稱之為歸納推理的經驗觀察得出的一般物理規律。它是經典力學的一部分,是在1687年于《自然哲学的数学原理》中首次發表的,并於1687年7月5日首次出版。當牛頓的書在1686年被提交給英國皇家學會時,羅伯特·胡克宣稱牛頓從他那裡得到了距離平方反比律。 此定律若按照現代語文,明示了:每一點質量都是通過指向沿著兩點相交線的力量來吸引每一個其它點的質量。力與兩個質量的乘積成正比,與它們之間的距離平方成反比。關於牛頓所明示質量之間萬有引力理論的第一個實驗,是英國科學家亨利·卡文迪什(Henry Cavendish)於1798年進行的卡文迪許實驗。這個實驗發生在牛頓原理出版111年之後,也是在他去世大約71年之後。 牛頓的引力定律類似於庫侖電力定律,用來計算兩個帶電體之間產生的電力的大小。兩者都是逆平方律,其中作用力與物體之間的距離平方成反比。庫侖定律是用兩個電荷來代替質量的乘積,用靜電常數代替引力常數。 牛頓定律的理論基礎,在現代的學術界已經被愛因斯坦的廣義相對論所取代。但它在大多數應用中仍然被用作重力效應的經典近似。只有在需要極端精確的時候,或者在處理非常強大的引力場的時候,比如那些在極其密集的物體上,或者在非常近的距離(比如水星繞太陽的軌道)時,才需要相對論。.

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牛顿第三运动定律

牛顿第三定律(Newton's third law),在經典力學裏闡明,當兩個物體相互作用時,彼此施加於對方的力,其大小相等、方向相反。力必會成雙結對地出現:其中一道力稱為「作用力」;而另一道力則稱為「反作用力」(拉丁語 actio 與 reactio 的翻譯),又稱「抗力」;兩道力的大小相等、方向相反。它們之間的分辨,是純然任意的;任何一道力都可以被認為是作用力,而其對應的力自然地成為伴隨的反作用力。這成對的作用力與反作用力稱為「配對力」。牛顿第三定律又稱為「作用與反作用定律」,在本文內簡稱為「第三定律」。 第三定律以方程式表達為 其中,\mathbf_ 是物體B施加於物體A的力,\mathbf_ 是物體A施加於物體B的力。.

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牛顿第一运动定律

牛顿第一運動定律(Newton's first law of motion)表明,除非有外力施加,物體的運動速度不會改變。根據這定律,假設沒有任何外力施加或所施加的外力之和为零,則运动中物体总保持匀速直线运动状态,静止物体总保持静止状态。物體所顯示出的維持運動狀態不變的這性質稱為慣性。所以,這定律又稱為惯性定律。物體的惯性與其质量有關。 1687年,英國物理泰斗艾萨克·牛顿在鉅著《自然哲學的數學原理》裏,提出了牛頓運動定律。牛顿第一運動定律是其中一條定律,在本文內簡稱為「第一定律」。 牛頓運動定律只成立於慣性參考系,又稱為牛頓參考系。有些學者詮釋第一定律為定義慣性參考系的本質。假若採用這觀點,則由於只有從慣性參考系觀察,第二定律才成立,所以,不能從第二定律以特別案例的方式來推導出第一定律。另外又有一些學者將第一定律視為第二定律的推論。特別注意,慣性參考系的概念是在牛頓之後很久才發展成功。.

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達朗貝爾原理

達朗貝爾原理(d'Alembert principle)是因其發現者法國物理學家與數學家讓·達朗貝爾而命名。達朗貝爾原理闡明,對於任意物理系統,所有慣性力或施加的外力,經過符合約束條件的虛位移,所作的虛功的總和等於零: 其中,\mathbf_i.

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静力学

力學是力学的分支,专门解析物体在靜力平衡狀态下的负载(力量,力矩)。在这狀态下,或许有外力作用于此物体;但是,各個分系統的相对位置、成分、结构仍旧保持不变。当呈靜力平衡狀态时,系統或者是静止的,或者其質心维持常速运动。 依照牛顿运动第二定律,当靜力平衡时,施于此系統的净力与净力矩皆为零。从这限制,应力与压力皆可被导出。零净力的要求又称为靜力平衡第一条件,零净力矩的要求则被称为靜力平衡第二条件。参考静定。 靜力學在分析结构上是很重要的。举例而言,在建筑学与结构工程学里,材料的强度常需应用到靜力平衡。 液體靜力學研究静止狀态下的液體。静态液體的特性是内部每个分子所受的力在任何方向都是同值的。否则,液體会往净力向量的方向流去。这概念是由法国数学家布莱兹·帕斯卡提出的,后来又称为帕斯卡定律。伽利略·伽利莱在靜力學上也有很大的贡献。 在经济学上,靜力解析的焦点是放在比较靜力學,就是比较各种不同的靜力平衡狀态。它除了稍微提到外生变数造成的变动外,并不注重狀态间的過程。.

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静摩擦力

静摩擦力是当相互接触的两个物体相对静止,但是存在着相对运动的趋势时,在接触面之间会产生一个阻碍相对运动的力,这个力就是静摩擦力。 静摩擦力的方向和相对运动趋势的方向相反,但有时我们就不得不靠这个阻力来行动,比如人走路的时候,脚与地面产生静摩擦力,人向后施力,产生一个向前的反作用力,这就是静摩擦力。.

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馬克士威方程組

克士威方程組(Maxwell's equations)是一組描述電場、磁場與電荷密度、電流密度之間關係的偏微分方程。該方程組由四個方程式組成,分別是描述电荷如何产生电场的高斯定律、表明磁单极子不存在的高斯磁定律、解釋时变磁场如何产生电场的法拉第感应定律,以及說明电流和时变电场怎样产生磁场的馬克士威-安培定律。馬克士威方程組是因英国物理学家詹姆斯·馬克士威而命名。馬克士威在19世紀60年代構想出這方程組的早期形式。 在不同的領域會使用到不同形式的馬克士威方程組。例如,在高能物理學與引力物理學裏,通常會用到時空表述的馬克士威方程組版本。這種表述建立於結合時間與空間在一起的愛因斯坦時空概念,而不是三維空間與第四維時間各自獨立展現的牛頓絕對時空概念。愛因斯坦的時空表述明顯地符合狹義相對論與廣義相對論。在量子力學裏,基於電勢與磁勢的馬克士威方程組版本比較獲人們青睞。 自從20世紀中期以來,物理學者已明白馬克士威方程組不是精確规律,精確的描述需要藉助更能顯示背後物理基礎的量子電動力學理論,而馬克士威方程組只是它的一種經典場論近似。儘管如此,對於大多數日常生活中涉及的案例,通過馬克士威方程組計算獲得的解答跟精確解答的分歧甚為微小。而對於非經典光、雙光子散射、量子光學與許多其它與光子或虛光子相關的現象,馬克士威方程組不能給出接近實際情況的解答。 從馬克士威方程組,可以推論出光波是電磁波。馬克士威方程組和勞侖茲力方程式是經典電磁學的基礎方程式。得益于這一組基礎方程式以及相關理論,許多現代的電力科技與電子科技得以被發明并快速發展。.

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馬克士威應力張量

在電磁學裏,馬克士威應力張量(Maxwell stress tensor)是描述電磁場帶有之應力的二階張量。馬克士威應力張量可以表現出電場力、磁場力和機械動量之間的相互作用。對於簡單的狀況,例如一個點電荷自由地移動於均勻磁場,應用勞侖茲力定律,就可以很容易地計算出點電荷所感受的作用力。但是,當遇到稍微複雜一點的狀況時,這很普通的程序會變得非常困難,方程式洋洋灑灑地一行又一行的延續。因此,物理學家通常會聚集很多項目於馬克士威應力張量內,然後使用張量數學來解析問題。.

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角加速度

角加速度是角速度隨時間的變化率。在國際單位制中,單位是“弧度/秒平方”,通常是用希臘字母\mathbf\,\!來表示。.

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諧振子

古典力學中,一個諧振子(harmonic oscillator)乃一個系統,當其從平衡位置位移,會感受到一個恢復力F正比於位移x,並遵守虎克定律: 其中k是一個正值常數。 如果F是系統僅受的力,則系統稱作簡諧振子(簡單和諧振子)。而其進行簡諧運動——正中央為平衡點的正弦或餘弦的振動,且振幅與頻率都是常數(頻率跟振幅無關)。 若同時存在一摩擦力正比於速度,則會存在阻尼現象,稱這諧振子為阻尼振子。在這樣的情形,振動頻率小於無阻尼情形,且振幅隨著時間減小。 若同時存在跟時間相關的外力,諧振子則稱作是受驅振子。 力學上的例子包括了單擺(限於小角度位移之近似)、連接到彈簧的質量體,以及聲學系統。其他的相類系統包括了電學諧振子(electrical harmonic oscillator,參見RLC電路)。.

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质量

在日常生活中的“重量”常常被用來表示“質量”,但是在科学上,这两个词表示物质不同的属性(参见质量对重量)。 在物理上,质量通常指物质在以下的三个实验上证明等价的属性之一:.

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运动方程

运动方程是刻划系统运动的物理参量所满足的方程或方程组。它们以这些参量对于时间的微分方程形式出现。.

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能量均分定理

在经典統計力學中,能量均分定理(Equipartition Theorem)是一種聯繫系統溫度及其平均能量的基本公式。能量均分定理又被稱作能量均分定律、能量均分原理、能量均分,或僅稱均分。能量均分的初始概念是熱平衡時能量被等量分到各種形式的运动中;例如,一个分子在平移運動时的平均動能應等於其做旋轉運動时的平均動能。 能量均分定理能够作出定量預測。类似于均功定理,对于一个给定温度的系统,利用均分定理,可以計算出系統的總平均動能及勢能,從而得出系统的熱容。均分定理還能分別給出能量各個组分的平均值,如某特定粒子的動能又或是一个彈簧的勢能。例如,它預測出在熱平衡時理想氣體中的每個粒子平均動能皆為(3/2)kBT,其中kB為玻爾兹曼常數而T為溫度。更普遍地,無論多複雜也好,它都能被應用於任何处于熱平衡的经典系統中。能量均分定理可用於推導经典理想氣體定律,以及固體比熱的杜隆-珀蒂定律。它亦能夠應用於預測恒星的性質,因为即使考虑相對論效應的影響,该定理依然成立。 儘管均分定理在一定条件下能够对物理现象提供非常準確的預測,但是當量子效應變得显著時(如在足够低的温度条件下),基于这一定理的预测就变得不准确。具体来说,当熱能kBT比特定自由度下的量子能級間隔要小的時候,該自由度下的平均能量及熱容比均分定理預測的值要小。当熱能比能級間隔小得多时,这样的一個自由度就說成是被“凍結”了。比方說,在低溫時很多種類的運動都被凍結,因此固體在低溫時的熱容會下降,而不像均分定理原測的一般保持恒定。對十九世紀的物理學家而言,這种熱容下降现象是表明經典物理学不再正確,而需要新的物理学的第一個徵兆。均分定理在預測電磁波的失敗(被稱为“紫外災變”)普朗克提出了光本身被量子化而成為光子,而這一革命性的理論對刺激量子力學及量子場論的發展起到了重要作用。.

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阻尼

阻尼(damping)是指任何振动系统在振动中,由于外界作用(如流體阻力、摩擦力等)和/或系统本身固有的原因引起的振动幅度逐渐下降的特性,以及此一特性的量化表征。 在實際振動中,由於摩擦力總是存在的,所以振動系統最初所獲得的能量,在振動過程中因阻力不斷對系統做負功,使得系統的能量不斷減少,振動的強度逐漸減弱,振幅也就越來越小,以至於最後的停止振動,像這樣的因系統的力學能,由於摩擦及轉化成內能逐漸減少,振幅隨時間而減弱振動,稱為阻尼振動。.

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阿特伍德機

阿特伍德機(Atwood machine,又譯作阿特午德機或阿特午機),是由英國牧師、數學家兼物理學家的乔治·阿特伍德在1784年发表的《关于物体的直线运动和转动》一文中提出的,用於測量加速度及驗證運動定律的機械。此機械現在經常出現於學校教學中,用來解釋物理學的原理,尤其是力學。 一個理想的阿特伍德機包含兩個物體質量m1和m2,及由無重量、無彈性的繩子連結並包覆理想且無重量的滑輪。 當m_1.

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薛定谔方程

在量子力學中,薛定諤方程(Schrödinger equation)是描述物理系統的量子態怎樣隨時間演化的偏微分方程,为量子力學的基礎方程之一,其以發表者奧地利物理學家埃尔温·薛定諤而命名。關於量子態與薛定諤方程的概念涵蓋於基礎量子力學假說裏,無法從其它任何原理推導而出。 在古典力學裏,人们使用牛頓第二定律描述物體運動。而在量子力學裏,類似的運動方程為薛定諤方程。薛定諤方程的解完備地描述物理系統裏,微觀尺寸粒子的量子行為;這包括分子系統、原子系統、亞原子系統;另外,薛定諤方程的解還可完備地描述宏觀系統,可能乃至整個宇宙。 薛定諤方程可以分為「含時薛定諤方程」與「不含時薛定諤方程」兩種。含時薛定諤方程與時間有關,描述量子系統的波函數怎樣隨著時間而演化。不含時薛定諤方程则與時間無關,描述了定態量子系統的物理性質;該方程的解就是定態量子系統的波函數。量子事件發生的機率可以用波函數來計算,其機率幅的絕對值平方就是量子事件發生的機率密度。 薛定諤方程所屬的波動力學可以數學變換為維爾納·海森堡的矩陣力學,或理察·費曼的路徑積分表述。薛定諤方程是個非相對論性方程,不適用於相對論性理論;對於相對論性微觀系統,必須改使用狄拉克方程或克莱因-戈尔登方程等。.

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重力加速度

重力加速度是一個物體仅受重力作用的情況下所具有的加速度。重力加速度會隨高度增加而下降。 假設一個質量為m的質點與一質量為M的均勻球體的距離為r時,質量所受的重力大小為: 其中G為重力常數。 根据牛頓第二定律 可得重力加速度為 和质量没关系.

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艾萨克·牛顿

艾萨克·牛顿爵士,(Sir Isaac Newton,,英語發音)是一位英格兰物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家和煉金術士。1687年他发表《自然哲学的数学原理》,阐述了万有引力和三大运动定律,奠定了此后三个世纪--力学和天文学的基础,成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性,展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律;为太阳中心学说提供了强而有力的理论支持,并推动了科学革命。 在力学上,牛顿阐明了动量和角动量守恒的原理。在光学上,他发明了反射望远镜,并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察,发展出了颜色理论。他还系统地表述了冷却定律,并研究了音速。 在数学上,牛顿与戈特弗里德·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。他也证明了广义二项式定理,提出了“牛顿法”以趋近函数的零点,并为幂级数的研究作出了贡献。 在2005年,英国皇家学会进行了一场“谁是科学史上最有影响力的人”的民意调查,在被调查的皇家学会院士和网民投票中,牛顿被认为比阿尔伯特·爱因斯坦更具影响力。.

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Rüchardt實驗

Rüchardt實驗是测定理想气体绝热指数(即理想气体恒压热容与恒容热容之比)的一个著名实验。 该实验最早由Eduard Rüchardt (March 29, 1888 – March 7, 1962)引入,通过测定绝热气缸上活塞的微振动周期,从而得出绝热指数的数值。.

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S波

S波(S-wave,secondary wave)是二種體波(體波的命名是因為此波穿越地球內部,相對於體波的是表面波)中之一。它是因地震而產生的,被地震儀記錄下來。命名為S波(secondary wave)是因為它的速度僅次於P波(最快的地震波)。S波的S也可以代表剪切波(shear wave),因為S波是一種橫波,地球內部粒子的震動方向與震波能量傳遞方向是垂直的。S波與P波不同的是,S波無法穿越外地核。所以S波的陰影區正對著地震的震源。 S波移动时是剪切波或横波,因此其运动方向与波的传播方向是垂直的,若要形象地描述S波,可以认为S波是挥动绳子时,绳子上传播的波,这与P波是不同的。P波是一种纵波,纵波就如振动的弹簧上传播的波,其形态就像蠕虫一样。S波通过弹性介质移动,而主要的恢复力来自於剪切效应。这些波是不发散的,遵守不可压缩介质的连续性方程:.

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梅爾德實驗

梅爾德實驗是德国物理学家在1859年進行的關於駐波的科學實驗,他起初用音叉產生振盪,後來換用電振盪器連接拉緊的細線製造此現象。梅爾德在1860年前后首先揭示了駐波現象及創造了“駐波”(stehende Welle, Stehwelle)這個术语。 這個實驗證明了机械波的干涉現象。機械波在相反方向傳播時形成不動的點,稱為,梅爾德又稱這樣的波為駐波,因節點和腹點(antinode,振蕩點)位置保持不變。.

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欧拉方程 (流体动力学)

在流體動力學中,歐拉方程是一組支配無黏性流體運動的方程,以萊昂哈德·歐拉命名。方程組各方程分別代表質量守恆(連續性)、動量守恆及能量守恆,對應零黏性及無熱傳導項的納維-斯托克斯方程。歷史上,只有連續性及動量方程是由歐拉所推導的。然而,流體動力學的文獻常把全組方程——包括能量方程——稱為“歐拉方程”。 跟納維-斯托克斯方程一樣,歐拉方程一般有兩種寫法:“守恆形式”及“非守恆形式”。守恆形式強調物理解釋,即方程是通過一空間中某固定體積的守恆定律;而非守恆形式則強調該體積跟流體運動時的變化狀態。 歐拉方程可被用於可壓縮性流體,同時也可被用於非壓縮性流體——這時應使用適當的狀態方程,或假設流速的散度為零。 本條目假設經典力學適用;當可壓縮流的速度接近光速時,詳見相對論性歐拉方程。.

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歐拉運動定律

歐拉運動定律(Euler's laws of motion)是牛頓運動定律的延伸,可以應用於多粒子系統運動或剛體運動,描述多粒子系統運動或剛體的平移運動、旋轉運動分別與其感受的力、力矩之間的關係。在艾薩克·牛頓發表牛頓運動定律之後超過半個世紀,於1750年,萊昂哈德·歐拉才成功地表述了這定律。 剛體也是一種多粒子系統,但理想剛體是一種有限尺寸,可以忽略形變的固體。不論是否感受到作用力,在剛體內部,點與點之間的距離都不會改變。 歐拉運動定律也可以加以延伸,應用於可變形體(deformable body)內任意部分的平移運動與旋轉運動。.

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波动方程

波动方程或稱波方程(wave equation)是一种重要的偏微分方程,主要描述自然界中的各种的波动现象,包括横波和纵波,例如声波、光波、无线电波和水波。波动方程抽象自声学、物理光学、电磁学、电动力学、流体力学等领域。 历史上许多科学家,如达朗贝尔、欧拉、丹尼尔·伯努利和拉格朗日等在研究乐器等物体中的弦振动问题时,都对波动方程理论作出过重要贡献。 1746年,达朗贝尔发现了一维波动方程,欧拉在其后10年之内发现了三维波动方程。Speiser, David.

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洛伦兹力

在電動力學裏,勞侖茲力(Lorentz force)是運動於電磁場的帶電粒子所感受到的作用力。勞侖茲力是因荷蘭物理學者亨德里克·勞侖茲而命名。根據勞侖茲力定律,勞侖茲力可以用方程式,稱為勞侖茲力方程式,表達為 其中,\mathbf是勞侖茲力,q是帶電粒子的電荷量,\mathbf是電場强度,\mathbf是帶電粒子的速度,\mathbf是磁感应强度。 勞侖茲力定律是一個基本公理,不是從別的理論推導出來的定律,而是由多次重複完成的實驗所得到的同樣的結果。 感受到電場的作用,正電荷會朝著電場的方向加速;但是感受到磁場的作用,按照右手定則,正電荷會朝著垂直於速度\mathbf和磁場\mathbf的方向彎曲(詳細地說,假設右手的大拇指與\mathbf同向,食指與\mathbf同向,則中指會指向\mathbf的方向)。 勞侖茲力方程式的q\mathbf項目是電場力項目,q\mathbf \times \mathbf項目是磁場力項目。處於磁場內的載電導線感受到的磁場力就是這勞侖茲力的磁場力分量。 勞侖茲力方程式的积分形式为 其中,\mathbb是積分的體積,\rho是電荷密度,\mathbf是電流密度,\mathrm\tau是微小體元素。 勞侖茲力密度\mathbf是單位體積的勞侖茲力,表達為:.

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渦輪機構

流体机械(Turbomachinery,又譯渦輪機構)是利用流体作为工作介质的一大类机械产品的通称。狭义上来理解,流体机械则专指流体叶轮机械,也称为透平机械,包括泵、风机和压缩机。 在機械工程領域中,渦輪機構是一門學科,主要探討將存在於流體或是轉動機件之能量的轉換機械裝置。換句話說,任何機械裝置,只要可以擷取流體之動能、位能或內能變成機械能,或是將機械能轉換成流體之動能、位能或內能的裝置,就是渦輪機構。渦輪機構包含渦輪機及壓縮機,在渦輪機中,流體對機械作功;而壓縮機則是機械對流體做功。對於可壓縮流體,這兩種機械裝置都建立於兩個基礎原理之上,其為牛頓第二定律和歐拉能量方程。同時也是熱力學及流體力學的應用。.

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有效质量

有效质量(Effective mass),是用来方便引入经典力学的解决方法牛顿第二定律的一种近似。它近似认为电子受到原子核的周期性势场(这个势场和晶格周期相同)以及其他电子势场综合作用的结果。在数学处理上采用在能带极值点处用泰勒展开,这样略去二阶以上项,就可以很好刻画。另外,有效质量与能带形状、位置有关。包括状态密度有效质量,和电导有效质量等。有效质量是一个很重要的概念,它把晶体中电子准经典运动的加速度与外力直接联系了起来。 有效质量的二阶近似为: Category:凝聚体物理学 Category:質量.

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最小作用量原理

物理學中 最小作用量原理(least action principle),或更精確地,平穩作用量原理(stationary action principle),是一種變分原理,當應用於一個機械系統的作用量時,可以得到此機械系統的運動方程式。這原理的研究引導出經典力學的拉格朗日表述和哈密頓表述的發展。卡爾·雅可比特稱最小作用量原理為分析力學之母。 在現代物理學裏,這原理非常重要,在相對論、量子力學、量子場論裏,都有廣泛的用途。在現代數學裏,這原理是莫爾斯理論的研究焦點。本篇文章主要是在闡述最小作用量原理的歷史發展。關於數學描述、推導和實用方法,請參閱條目作用量。最小作用量原理有很多種例子,主要的例子是莫佩爾蒂原理(Maupertuis' principle)和哈密頓原理。 在最小作用量原理之前,有很多類似的點子出現於測量學和光學。古埃及的拉繩測量者(rope stretcher)在測量兩點之間的距離時,會將固定於這兩點的繩索拉緊,這樣,可以使間隔距離減少至最低值。托勒密在他的著作《地理學指南》(Geographia)第一册第二章裏強調,測量者必須對於直線路線的誤差做出適當的修正。古希臘數學家歐幾里得在《反射光學》(Catoptrica)裏表明,將光線照射於鏡子,則光線的反射路徑的入射角等於反射角。稍後,亞歷山卓的希羅證明這路徑的長度是最短的。.

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惯性参考系

在经典物理学与狭义相对论中,惯性参考系(常简称为惯性系)是指可以均匀且各向同性地描述空间,并且可以均匀描述时间的参考系。在惯性参考系内,系统内部的物理规律与系统外的因素无关。 所有的惯性系之间都在进行匀速平移运动。不同惯性系的测量结果可以通过简单的变换(伽利略变换或洛伦兹变换)相互转化。广义相对论中,在任意足够小以致时空曲率与潮汐力可以忽略的区域内,人们可以找到一组惯性系来近似描述这个区域。广义相对论中,非惯性系中的系统由于测地线运动原理不会受到外界影响。 物理定律在所有惯性系中形式一致。经典物理学与狭义相对论中,在非惯性系里,系统的物理规律会受到参考系相对于惯性系的加速度影响而发生变化。此时物体的受力要考虑惯性力。比如,落地的小球由于地球自转并不是完全沿直线落下。与地球一起运动的观察者必须考虑科里奥利力才能预测小球的水平运动情况。离心力是另一种与旋转参考系有关的惯性力。.

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操作定义

操作定义(operational definition)是指将一些事物如变量、术语与客体等以某种操作的方式表示出来。操作定义与概念型定义相区别,强调确立事物特征时所采纳的流程、过程或测试与检验方式。举个例子,「花生果醬三明治」的操作性定义是「使用抹刀先将花生醬塗抹到一片麵包上,再将果醬塗抹在花生醬上,最後蓋上另一片厚度相同的麵包後所得到的成果。」 科學選擇研究項目時,所用的原則是操作定義(operational definition),屬於操作定義才是科學可研究的範圍,非操作定義則不在研究範圍之內。 所謂「操作定義」,是定義中包含有測量方法;如果定義中不含測量方法,就不是操作定義。 比如「長度」的定義包含以公里、公尺、公分等為單位,和用尺做工具來測量長度的數量;「時間」的定義包含以年、月、日、時、分、秒等為單位,和用鐘錶做工具,來測量時間的數量,所以「長度」和「時間」都是操作定義。此外,「美」和「神聖」的定義沒有包含單位和測量的方法,「人命值多少」的定義中也沒有大家共同接受的測量方法,所以「美」、「神聖」和「人命值多少」不是操作定義,因此不在科學研究之列。 在操作定義的影響之下,使得科學非常實際,遠離虛無縹緲的戲論。.

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数学巧合

在数学中,数学巧合指的是两个数学表达式的值极为接近,却未有任何理论解释的现象。 例如,2的10次方非常接近于整数1000: 工程学中有时会利用数学巧合,使用某个表达式去近似计算另一个表达式。.

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数学分析

数学分析(mathematical analysis)区别于其他非数学类学生的高等数学内容,是分析学中最古老、最基本的分支,一般指以微积分学、无穷级数和解析函數等的一般理论为主要内容,并包括它们的理论基础(实数、函数、測度和极限的基本理论)的一个较为完整的数学学科。它也是大学数学专业的一门基础课程。出自《数学辞海(第一卷)》 数学分析研究的內容包括實數、複數、實函數及複變函數。数学分析是由微積分演進而來,在微积分发展至现代阶段中,从应用中的方法总结升华为一类综合性分析方法,且初等微積分中也包括許多數學分析的基礎概念及技巧,可以认为这些应用方法是高等微积分生成的前提。数学分析的方式和其幾何有關,不過只要任一數學空間有定義鄰域(拓扑空间)或是有針對兩物件距離的定義(度量空间),就可以用数学分析的方式進行分析。.

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拉格朗日力学

拉格朗日力学(Lagrangian mechanics)是分析力学中的一种,于1788年由約瑟夫·拉格朗日所创立。拉格朗日力学是对经典力学的一种的新的理论表述,着重于数学解析的方法,並運用最小作用量原理,是分析力学的重要组成部分。 经典力学最初的表述形式由牛顿建立,它着重於分析位移,速度,加速度,力等矢量间的关系,又称为矢量力学。拉格朗日引入了广义坐标的概念,又运用达朗贝尔原理,求得与牛顿第二定律等价的拉格朗日方程。不仅如此,拉格朗日方程具有更普遍的意义,适用范围更广泛。还有,选取恰当的广义坐标,可以大大地简化拉格朗日方程的求解过程。.

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拉格朗日量

在分析力學裏,一个动力系统的拉格朗日量(Lagrangian),又稱為拉格朗日函數,是描述整个物理系统的动力状态的函数,對於一般經典物理系統,通常定義為動能減去勢能,以方程式表示為 其中,\mathcal為拉格朗日量,T為動能,V為勢能。 在分析力学裡,假設已知一个系统的拉格朗日量,则可以将拉格朗日量直接代入拉格朗日方程式,稍加运算,即可求得此系统的运动方程式。 拉格朗日量是因數學家和天文學家約瑟夫·拉格朗日而命名。.

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拉格朗日方程式

拉格朗日方程式(Lagrange equation),因數學物理學家约瑟夫·拉格朗日而命名,是分析力學的重要方程式,可以用來描述物體的運動,特別適用於理論物理的研究。拉格朗日方程式的功能相等於牛頓力學中的牛頓第二定律。.

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拉普拉斯-龍格-冷次向量

在經典力學裏,拉普拉斯-龍格-冷次向量(簡稱為LRL向量)主要是用來描述,當一個物體環繞著另外一個物體運動時,軌道的形狀與取向。典型的例子是行星的環繞著太陽公轉。在一個物理系統裏,假若兩個物體以萬有引力相互作用,則LRL向量必定是一個運動常數,不管在軌道的任何位置,計算出來的LRL向量都一樣;也就是說,LRL向量是一個保守量。更廣義地,在克卜勒問題裏,由於兩個物體以連心力相互作用,而連心力遵守平方反比定律,所以,LRL向量是一個保守量。 氫原子是由兩個帶電粒子構成的。這兩個帶電粒子以遵守庫侖定律的靜電力互相作用.靜電力是一個標準的平方反比連心力。所以,氫原子內部的微觀運動是一個克卜勒問題。在量子力學的發展初期,薛丁格還在思索他的薛丁格方程式的時候,沃爾夫岡·包立使用LRL向量,關鍵性地推導出氫原子的發射光譜。這結果給予物理學家很大的信心,量子力學理論是正確的。 在經典力學與量子力學裏,因為物理系統的某一種對稱性,會產生一個或多個對應的保守值。LRL向量也不例外。可是,它相對應的對稱性很特別;在數學裏,克卜勒問題等價於一個粒子自由地移動於四維空間的三維球面;所以,整個問題涉及四維空間的某種旋轉對稱。 拉普拉斯-龍格-冷次向量是因皮埃爾-西蒙·拉普拉斯,卡爾·龍格,與威爾漢·冷次而命名。它又稱為拉普拉斯向量,龍格-冷次向量,或冷次向量。有趣的是,LRL向量並不是這三位先生發現的!這向量曾經被重複地發現過好幾次。它等價於天體力學中無因次的離心率向量。發展至今,在物理學裏,有許多各種各樣的LRL向量的推廣定義;牽涉到狹義相對論,或電磁場,甚至於不同類型的連心力。.

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曲线运动

曲线运动是指运动轨迹为曲线的运动。当物体运动的的速度与其所受到的合外力不在同一直线上的时候,物体便做曲线运动。典型的曲线运动有:平抛运动、斜抛运动、圆周运动等。勻速運動也是一種曲線運動。.

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