¿Por qué la Tercera Ley de Newton realmente funciona?

user164594 08/13/2017. 10 answers, 18.239 views
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Mi padre me explicó cómo funcionan los cohetes, y me dijo que la Tercera Ley del movimiento de Newton funcionaba aquí. Le pregunté por qué funciona y él no respondió. He perdido más de una semana pensando en este problema, ahora me estoy rindiendo. ¿Alguien puede explicar por qué funciona la Tercera Ley de Newton?

Como referencia, la tercera ley de Newton:

A cada acción siempre se opone una reacción igual: o las acciones mutuas de dos cuerpos entre sí son siempre iguales, y dirigidas a partes contrarias.

4 Comments
David Z♦ 07/31/2017
Dado que hubo una serie de comentarios que no estaban destinados a mejorar la publicación, e incluso aquellos que no generaron grandes mejoras porque el OP ya no está presente, he movido los comentarios para chatear, así que tenemos una registro de ellos.
Mauro ALLEGRANZA 08/01/2017
Puedes leer la discusión original de Newton sobre la Ley 3 . Pero también puedes considerar el uso explícito de la ley hecho por Newton: tenemos muy pocas ocurrencias de esto: Coroll.3 : conservación de la quantity of motion , Scholium a Coroll.6 : colisión de cuerpos duros, y Coroll.2 a Prop.76 : atracción mutua. Por lo tanto, muy pocas pero muy importantes ocurrencias de la Ley.
Jack R. Woods 08/07/2017
Si su pregunta es "¿Por qué la tercera ley de Newton explica cómo funcionan los cohetes?" en lugar de "¿Por qué funciona la tercera ley de Newton?" entonces la "conservación del momento" funciona como se menciona a continuación. El "sistema" comienza con el cohete y el combustible estacionario (en su marco de referencia). Por lo tanto, para hacer que el cohete vaya en una dirección, debe "disparar" la masa en la otra dirección. (Esta es la tercera ley de Newton.) El momento se define como la velocidad de masa (mv), por lo que la masa del cohete multiplicada por su velocidad en la dirección "ascendente" debe ser igual a la masa del combustible multiplicada por la velocidad del combustible en el hacia abajo
Jack R. Woods 08/07/2017
La explicación anterior es áspera, por supuesto, ya que el combustible también "empuja" más combustible en la dirección "ascendente" hasta que se usa. Además, el combustible expulsado tiene una componente de velocidad perpendicular a la dirección del cohete, así como "directamente hacia abajo". Con todo, sin embargo, esta es la idea y realmente no es necesario utilizar la relatividad general y la mecánica cuántica ya que las leyes de Newton fueron lo suficientemente buenas como para llevarnos a la luna.

10 Answers


Cort Ammon 07/28/2017.

Why do you want to know?

No estoy bromeando. Esa es en realidad una pregunta importante. La respuesta realmente depende de lo que pretendas hacer con la información que recibes.

Las leyes de Newton son un modelo empírico. Newton realizó una serie de estudios sobre cómo se movían las cosas, y encontró un pequeño conjunto de reglas que podrían usarse para predecir lo que sucedería, por ejemplo, con una pelota de béisbol volando por el aire. Las leyes "funcionan" porque son efectivas para predecir el universo.

Cuando la ciencia justifica una afirmación como "el cohete aumentará", lo hace usando cosas que suponemos que son verdaderas. Las leyes de Newton tienen un tremendo historial de trabajo para otros objetos, por lo que es muy probable que también funcionen para este cohete.

Como resultado, las leyes de Newton aren't realmente leyes fundamentales del universo. Cuando aprenda acerca de la Relatividad y la Mecánica Cuántica (QM), encontrará que cuando empuja a la naturaleza a los extremos, las leyes de Newton no son del quite correctas. Sin embargo, son una aproximación extraordinariamente buena de lo que realmente sucede. Tan bueno que a veces ni siquiera nos tomamos el tiempo para justificar su uso a menos que ingresemos en entornos realmente extraños (como el mundo subatómico donde domina QM).

La ciencia siempre se basa en las suposiciones que hacemos, y siempre desafia afanosamente esas suposiciones. Si tuvieras los antecedentes matemáticos, podría demostrar cómo la Tercera Ley de Newton se puede explicar como una aproximación de QM a medida que el tamaño del objeto aumenta. Sin embargo, al final, terminarías con un montón de matemáticas y una pregunta candente: "¿por qué funcionan los QM?". Todo lo que haces allí es reemplazar una pregunta por otra.

Entonces, ¿dónde te deja eso? Depende de lo que realmente quieras saber en primer lugar. Un enfoque sería simplemente aceptar que los científicos dicen que la Tercera Ley de Newton funciona, porque ha sido probada. Otro enfoque sería aprender un montón de matemáticas adicionales para saber por qué funciona desde una perspectiva QM. Eso solo hace retroceder un poco la lata un poco hasta que puedas abordar las preguntas sobre QM.

La tercera opción sería probarlo usted mismo. La ciencia se basa en científicos que no tomaron la palabra del establecimiento a su valor nominal, salieron y se lo demostraron a sí mismos, bien o mal. Diseña tu propio experimento que muestre que la Tercera Ley de Newton funciona. Luego ve y trata de encontrar razones por las que podría no funcionar. Pruébalos. La mayoría de las veces, encontrará que la ley se mantiene perfectamente. Cuando no se sostiene, regrese aquí con su experimento y podemos ayudarlo a aprender a explicar los resultados que vio.

Eso es ciencia. La ciencia no se trata de un aula llena de ecuaciones y tareas. Se trata de que los científicos cuestionen todo sobre su mundo y luego lo prueben sistemáticamente utilizando el método científico.

1 comments
2 David Z♦ 07/30/2017
Eliminé un montón de comentarios que no contribuyeron al propósito de mejorar la respuesta.

probably_someone 07/25/2017.

La Tercera Ley de Newton es una consecuencia directa de la conservación del momento, que básicamente dice que en un sistema aislado sin fuerza neta sobre él, el impulso no cambia. Esto significa que si cambia el ímpetu de un objeto, entonces el ímpetu de otro debe cambiar en la dirección opuesta para preservar el ímpetu total. Las fuerzas causan cambios en el impulso, por lo que cada fuerza debe tener una fuerza de reacción opuesta.

En el ejemplo de tu cohete, el cohete y su combustible que escapa forman un sistema aislado. * Originalmente, el combustible que escapó estaba en reposo y ahora se mueve muy rápido, por lo que es obvio que su impulso ha cambiado. Así que el cohete, siendo el único otro objeto en el sistema, también debe cambiar su impulso para contrarrestar el del gas que se mueve rápidamente. Por lo tanto, el cohete ejerce fuerza sobre el gas, lo que genera una fuerza igual y opuesta sobre el cohete.

Pero ahora puedes preguntar:

Why is momentum conserved?

La conservación del impulso proviene de una idea llamada Teorema de Noether, que establece que las leyes de conservación en general son un resultado directo de las simetrías de los sistemas físicos. En particular, la conservación del impulso proviene de la translation symmetry . Esto significa que el comportamiento de un sistema no cambia si selecciona un nuevo origen para sus coordenadas (dicho de otro modo, el comportamiento del sistema depende solo de las posiciones de sus componentes entre sí). Esta simetría se encuentra en todos los sistemas aislados sin fuerza neta sobre ellos porque es efectivamente una simetría del espacio en sí mismo. La simetría de traducción de un sistema es una consecuencia de la homogeneity of space , lo que significa que el espacio es "el mismo en todas partes": la longitud de una varilla no cambia si la colocas en un lugar diferente.

Pero ahora puedes preguntar:

Why is space homogeneous?

En la mecánica clásica, esta es una de las suposiciones básicas que nos permite hacer cualquier otra cosa. En realidad, de acuerdo con la Relatividad General, el espacio en realidad isn't homogéneo: se curva en presencia de objetos masivos. Pero por lo general es lo suficientemente parecido a lo homogéneo que la mecánica clásica funciona bien (la gravedad es bastante espectacularmente débil, después de todo), por lo que se cumple la hipótesis de la homogeneidad.

* Esto es en ausencia de gravedad. Si se incluye la gravedad, el sistema aislado incluiría cualquier otra masa gravitante.

5 comments
24 user2357112 07/25/2017
Invocar el teorema de Noether podría ser mágico aquí. El vínculo entre la simetría de traducción y la conservación del momento es extremadamente no obvio, e incluso si acepta que las leyes de conservación y las simetrías físicas están vinculadas, no está claro por qué el momentum se conservaría como resultado de la simetría de la traducción. (Además, el interlocutor es ostensiblemente 10.)
2 Cort Ammon 07/25/2017
Y extendiendo el punto del usuario2357112, la siguiente pregunta de "¿por qué funciona la mecánica de Lagrange?" Es un lugar bastante doloroso por recorrer. Dicho esto, esta es la respuesta en la que preferiría pensar, ¡simplemente no sé si me gustaría tener que explicárselo a un niño de 10 años!
12 probably_someone 07/25/2017
@ user2357112 Si tiene una forma no mágica de explicar por qué se conserva el ímpetu, me gustaría escucharlo. El teorema de Noether es la única forma en que se me ocurre relacionar las leyes de conservación con las propiedades obvias del espacio sin invocar directamente la mecánica de Lagrange (porque eso ampliaría mi respuesta al tamaño de los libros de texto). En mi experiencia, es más fácil simplemente aceptar que un matemático haya puesto mucho esfuerzo en probar ese resultado que en tratar de evitarlo explicando mal la derivación.
8 jamesqf 07/26/2017
@probably_someone: Pero todo se reduce al hecho de que las preguntas "por qué" son fundamentalmente irrefutables. Es solo la forma en que funciona el universo.
24 probably_someone 07/26/2017
@jamesqf No estoy de acuerdo. Hay tres respuestas posibles a una pregunta de "por qué": 1. La cuestión en cuestión surge de otro concepto más fundamental; 2. Lo que está en cuestión es una de las suposiciones que hacemos que nos permite predecir correctamente el resto de la realidad; 3. Se ha observado experimentalmente que la cosa en cuestión es verdadera. Etiquetar las preguntas como "incontestables" lleva a las personas a descontar las conclusiones de la física.

Dvij 07/26/2017.

Sobre por qué es una pregunta válida en física

Aunque casi todas las respuestas y comentarios afirman que no hay espacio real para explicar why algo sucede o se mantiene en Física, por supuesto, no es cierto. Puedes explicar por qué existe esta o aquella ley en Física, y no solo de una manera trivial que dice: "porque encontramos que se obedecía en experimentos". Esa es la razón sociológica detrás de por qué escribimos artículos sobre eso y por qué lo incluimos en nuestros libros de texto. En realidad, no explica nada acerca de la ley en sí misma sobre por why funciona. Como Feynman explica bellamente en este video (o como Weinberg ha explicado en muchos lugares en este fantástico libro ), el significado de why es un asunto un poco complicado en Física debido a lo siguiente: en última instancia, como se menciona en otra respuesta, vamos a explicar que una cierta ley funciona basada en alguna ley fundamental, que realmente no sabemos por qué funciona. Esto hace surgir la pregunta de si realmente hemos explicado algo. La respuesta, al menos para los científicos, es obviamente un sí. Porque lo que llamamos las leyes fundamentales tienen el poder de explicar todas las otras leyes de una manera mínima, y ​​por lo tanto, son la razón why la why todas las demás leyes funcionan.

Lo que quiero decir se puede visualizar claramente de la siguiente manera: supongamos que tiene $ 100 $ diferentes leyes de trabajo para diferentes cosas. Entonces, un buen día, descubres que hay una sola ley que no es solo una reescritura matemáticamente inteligente de esas leyes de $ 100 en una sola línea, sino que es una ley única realmente diferente que reproduce todas esas leyes de $ 100 dólares y también produce otras leyes. $ 200 $ leyes (que no conocía con anterioridad, pero descubrió que eran ciertas al verificar cuando llegó a saber que esta nueva ley única magical predice que son leyes aparte de las leyes previamente conocidas de $ 100 $). Cualquier persona que hable de manera lógica llamaría a la ley única recientemente descubierta como la razón de todas esas leyes de $ 300 $. Tenemos el trabajo pendiente de explicar esta nueva ley (que no sabemos si es posible o no) pero definitivamente hemos explicado el origen de esas leyes de $ 100 + 200 $ de una manera muy científica. Cuando (y si) de alguna manera explicamos el origen de la nueva ley, entonces habremos explicado why esas leyes de $ 300 $ funcionan de una manera aún mejor, pero eso no prueba que nuestra explicación previa sobre por why esas leyes funcionen no sea una explicación en absoluto.

Sobre la cuestión de por Why la tercera ley de Newton

Daré una explicación de por qué funciona, que además puede explicarse de manera más fundamental en función del marco más fundamental de la naturaleza que conocemos hoy, el Modelo Estándar y la Relatividad General. Pero me quedaré dentro del régimen de explicaciones bastante clásicas sobre por qué funciona la tercera ley de Newton.

Primero que nada, ¡ doesn't funciona todo el tiempo! Creo que esta es quizás la característica más ignorada y menos celebrada de la ruptura de las leyes newtonianas. Voy a llegar a este punto más tarde. Permítanme primero explicar por qué funciona cuando funciona y lo hará obvio cuando no debería funcionar.

Consideremos un sistema de partículas. Hay algo llamado momentum en este universo que permanece conservado en todos los procesos que suceden (el enlace está destinado a aclarar cómo pensar por qué ciertas cantidades se definen de la manera en que se han definido). Y cada partícula tiene un cierto impulso bien definido. Ahora, se ha descubierto que el efecto de una influencia externa sobre una partícula, que llamaremos force , happens a ser cuán rápido cambia el impulso de una partícula (algunos lectores sabrán que esta es la segunda ley, pero no la confundirlo con una definición en lugar de una ley, ver la respuesta vinculada). Ahora, considere dos partículas interactuando de alguna manera. Dado que el impulso total necesita ser constante a lo largo del tiempo, una partícula ganará el impulso a la misma velocidad que la segunda partícula lo pierde. Como la fuerza es simplemente la velocidad a la que una partícula cambia su momento, si la fuerza en una de las partículas es igual a una cierta cantidad, digamos $ F $, entonces será $ -F $ en la otra partícula porque los cambios en el momento de estas partículas es todo lo contrario durante cualquier intervalo de tiempo.

Ahora, la línea de razonamiento anterior se descompondrá si tenemos algo más que partículas que pueden tener impulso. Puede ser difícil para el OP visualizar (pero no hay otra manera), hay algo llamado campos electromagnéticos que no están hechos de partículas (al menos clásicamente). Son solo algunas cosas que existen en el universo aparte de las partículas. Y hemos descubierto que estos campos también pueden tener impulso. Por lo tanto, durante una interacción con partículas, pueden llevarse algunos de los momentos (en cierto sentido) que estas partículas tenían. La tercera ley de Newton simplemente no tiene ninguna razón para ser válida en este caso y, de hecho, no es válida genéricamente en las interacciones de estos campos con las partículas .

Edit

Tenga en cuenta que el hecho de que sepamos por qué ciertas leyes funcionan es un hecho muy bien entendido por los físicos. (En algún sentido, en consecuencia) Sabemos cuándo un cierto razonamiento o ley realmente no explica why la otra ley funciona incluso si la ley anterior reproduce la última. Los principales ejemplos serían los casos en los que incluso el último reproduce el primero y los dos son equivalentes (o duales). Obsérvese que en Mecánica puramente newtoniana, no se podría haber identificado la ley de conservación del impulso como una ley más profunda debido a la ausencia tanto de los 'teoremas de Noether' como 'el descubrimiento de que los campos tienen ímpetu'. En tal escenario, dada la segunda ley de Newton, tanto la conservación del impulso como la tercera ley de Newton son en realidad duales entre sí y ninguna de ellas explica por qué ninguna de ellas cumple . Esto hace que sea aún más claro que hay un significado objetivo y definido cuando decimos que algo explica por qué algo más se cumple.


Jorge Perez 07/31/2017.

La Tercera Ley de Newton funciona porque el universo trata de ser justo. Si presionas contra algo, no tiene sentido que no te empuje contra ti. Su mano empuja sobre la mesa, y la mesa empuja hacia atrás con la misma fuerza contra su mano. Si no retrocediera, su mano iría directamente a través de la mesa. El mundo literalmente se derrumbaría sin esa ley.

Las cosas se atraviesan entre sí. Un nadador pasa por el agua; caminas por el aire todo el tiempo. Pero en ambos casos, las cosas están literalmente rebotando en ti. Las moléculas de aire rebotan en tu cuerpo mientras te mueves, y las moléculas de agua rebotan en tu cuerpo mientras nadas. Tanto el aire como el agua se vuelven contra ti con la misma fuerza con que los empujas. Es por eso que sientes resistencia al tratar de caminar contra el viento, o por qué es mucho más difícil correr en el agua cuanto más profundo es.

5 comments
10 JimmyJames 07/27/2017
Creo que estás en el camino correcto. Sin embargo, no estoy seguro acerca de usar el término 'justo'. Estoy bastante seguro de que el universo no se preocupa por la justicia.
2 Jorge Perez 07/27/2017
Tomé la física y sé cómo funciona, pero estoy tratando de explicárselo a un niño de 10 años.
2 JimmyJames 07/27/2017
Correcto y de todas las respuestas creo que esto es lo mejor hasta ahora. Solo sugiero que "justo" sugiere intención y podría inhibir la comprensión. Es un niño de 10 años, sí, pero uno que hace una pregunta bastante inteligente.
1 Vaibhav Garg 07/28/2017
Esta es la única respuesta que habla con un niño de 10 años. Tengo un hijo que tiene 9 años, y tengo una noción bastante buena del marco conceptual que los niños de su edad acumulan en este momento de su edad. Todas las respuestas de "filosofía" e "ímpetu" simplemente enturbian las aguas.
1 Dvij 07/31/2017
Otra cosa: "Si no retrocediera, su mano pasaría directamente a través de la mesa". Cierto. Pero eso no explica por qué la tercera ley funciona a menos que usted suponga que las cosas no pueden pasar entre sí es una regla fundamental de la naturaleza. Pero como puede ver, además de estar lejos de ser una regla fundamental, ni siquiera es genéricamente cierto. Las cosas se transmiten todo el tiempo. ¿Alguna vez has intentado caminar por una habitación llena de aire? ;-)

Mayou36 07/28/2017.

¡ No !

Nadie puede explicar why funciona. La gente solo puede explicar how funciona. Pero esa es una historia completamente diferente. Pueden usar principios más generales (¡trate de hacer esta pregunta en un curso avanzado de GR, mecánica o similar!), Pero dicha respuesta no contribuirá al "por qué". Si le interesan las matemáticas, puede consultar el teorema de Noether y las simetrías para obtener una explicación teórica (que aún no responde completamente al por qué).

Al por qué: la tercera ley es simplemente una observación. La ley se cumple en any marco no relativista (sigamos siendo no relativistas para mantener las cosas más simples, los principios son lo mismo) situación. Nadie ha encontrado un contraejemplo, y tampoco puede esperar encontrar uno. De manera más general, se podría decir que la tercera ley es una formulación diferente de la conservación del momento.

¿Por qué existen leyes físicas? ¿Por qué hay un universo en lugar de nada? Lo más probable es que no haya respuesta a preguntas como estas.

El objetivo de la física es describir los objetos que nos rodean en sus términos más simples y predecir su comportamiento. Por lo tanto, la física es excelente para convertir preguntas sobre how preguntas. ¡Por lo tanto, preguntar how preguntas son posibles es genial!

Además, cualquiera sea la ley física que se presente, está sujeta a invalidación si se encuentran pruebas en contrario. Nadie ha logrado encontrar evidencia contraria a la tercera ley de Newton aún, a pesar de no tener idea de por qué funciona. Y por lo tanto es verdad.

Pero persista con su interrogatorio e interés, ¡esa es la forma correcta de aprender ciencia!

3 comments
1 Dan Henderson 07/27/2017
A riesgo de ser completamente tangencial: why es una cuestión de causa y efecto, que abre la puerta (o debería decir, ¿hoyo de conejo?) A las discusiones de simultaneidad relativa.
Dawood ibn Kareem 08/12/2017
Esta es una gran respuesta, porque se enfoca en la naturaleza observacional de las leyes físicas. Imagina un universo donde las leyes de Newton no se sostienen (o no se mantienen al nivel de las cosas macroscópicas cotidianas). La pregunta de "cómo sabemos que tenemos this universo, no that (no newtoniano)" tiene una sola respuesta: hemos hecho muchas observaciones. La pregunta de " why qué tenemos this universo, no that (no-newtoniano)" está fuera del alcance de la física. Tal vez la filosofía tiene una respuesta, o religión, pero no ciencia. Las leyes de Newton son simplemente una descripción del universo que tenemos, no ...
Dawood ibn Kareem 08/12/2017
... un síndrome que requiere una explicación.

Daniel Mahler 07/28/2017.

La física no puede responder en última instancia a este tipo de preguntas sobre por qué, pero aquí hay dos maneras de pensar sobre esto:

una manera simple

¿Qué significaría presionar fuertemente sobre algo, si no retrocediera con la misma fuerza? Por ejemplo, ¿con qué fuerza puede empujar el aire con la mano?

una manera más dura

La 3ra ley es matemáticamente equivalente a (y así lo requiere) la conservación del momento. Esto conduce naturalmente a la pregunta Why is momentum conserved? . Esto puede ser parcialmente respondido por el teorema de Noether y la simetría del espacio. Si tienes 10 años, comprender los teoremas de Noether será un gran desafío, pero si te gustan las preguntas "por qué", son una de las cosas más cercanas que tienen los físicos a la respuesta. En este caso, básicamente dice que debido a que las leyes de la física expresadas en términos de coordenadas cartesianas son las mismas, no importa dónde coloque el origen (el sistema de coordenadas y su origen es una invención artificial arbitraria), matemáticamente implica que debe conservarse el impulso. Seguir la lógica del argumento que justifica eso requiere comprender la formulación lagrangiana de la física.


Yashas 07/26/2017.

La tercera ley de Newton es una reformulación de la conservación del impulso o tal vez una consecuencia directa de la ley de conservación del impulso.

Podemos entenderlo matemáticamente con bastante facilidad. La descripción matemática dada en este post no es rigurosa, pero es suficiente para dar la intuición requerida para comprender la relación.


Newton's second law: definition of force

La segunda ley de Newton define la fuerza como la tasa de cambio de momento. Se puede expresar matemáticamente como:

$$ \ vec {F} = \ frac {d \ vec {p}} {dt} $$

donde $ p $ es impulso y $ t $ es el tiempo.

$$$$ La tercera ley de Newton y la conservación del impulso

Considere dos objetos aislados $ A $ y $ B $. Deje que el objeto $ A $ ejerza una fuerza $ \ vec {F_ {AB}} $ en el objeto $ B $.

Como $ \ vec {F_ {AB}} $ es la única fuerza que actúa sobre el objeto $ B $, la cantidad de movimiento del objeto cambia de la siguiente manera:

$$ \ vec {F_ {AB}} = \ frac {d \ vec {p_B}} {dt} $$

A medida que se conserva el impulso, si el impulso del objeto $ B $ cambia a una tasa $ \ vec {F_ {AB}} $, el impulso de otra cosa debe cambiar a la tasa de $ - \ vec {F_ {AB}} $ .

El único otro objeto que puede perder impulso en nuestro caso (de dos objetos aislados) es el objeto $ A $. Por lo tanto, el objeto $ A $ cambia su impulso a la tasa de $ - \ vec {F_ {AB}} $.

Bueno, podemos aplicar la segunda ley de Newton nuevamente. Si el ímpetu de un objeto cambia a la velocidad de $ - \ vec {F_ {AB}} $, entonces debe actuar sobre él una fuerza neta de $ - \ vec {F_ {AB}} $.

$$ \ vec {F_ {BA}} = - \ vec {F_ {AB}} $$

En pocas palabras, esta es la tercera ley de Newton: para cada acción ($ \ vec {F_ {AB}} $), hay una reacción igual y opuesta ($ - \ vec {F_ {AB}} $ o $ \ vec { F_ {BA}} $).

5 comments
11 I wrestled a bear once. 07/26/2017
Amigo tiene diez años ...
6 Yashas 07/27/2017
Las respuestas publicadas en SE son para una comunidad más amplia. No existe una regla que una respuesta debe limitarse estrictamente a los requisitos del autor del PO. Además, he expresado las declaraciones matemáticas en oraciones.
2 Dan Henderson 07/27/2017
@Yashas Ojalá hubiera más respuestas con sus matemáticas. Veo muchas respuestas con más Tex que texto y mis ojos se vuelven vidriosos (no sé cómo leer algunas de las anotaciones más complejas, como las que usan Σ).
Yashas 07/28/2017
Incluso si se eliminara toda la parte matemática de esta respuesta, aún así sería una respuesta. Apenas hay matemática seria en la respuesta; la parte de matemáticas es suplementaria. Las expresiones matemáticas tampoco están solas; cada expresión matemática ha sido explicada. Incluso si el niño de 10 años no entiende la notación, entenderá la idea (también podría adivinar lo que significan los símbolos matemáticos dado que cada enunciado matemático ha recibido suficiente explicación).
1 Russell McMahon 07/31/2017
@Una vez luché con un oso. Debido ERA 10 años. Al decirlo, se eliminó su cuenta porque las reglas dicen que debe ser mayor. Las respuestas deben dirigirse a personas reales o no> mayores de 10 años. Probablemente.

Narasimham 07/25/2017.

Si dos static forces actúan equilibrándose entre sí, no hay movimiento resultante. No hay fuerza resultante tampoco.

Sin embargo, si una fuerza dinámica actúa sobre cualquier cuerpo, su reacción viene solo por el movimiento (dinámica) del objeto. Podemos decir que es equivalente a la fuerza y ​​otra fuerza imaginaria estática de D'Alembert en dirección opuesta. Esa es la diferencia básica entre la fuerza estática y dinámica y las acciones de desplazamiento.

Otro ejemplo es un cuerpo que cae. Hay fuerza as well as movimiento resultante.

Excepto por la fuente de energía, un cuerpo que cae libremente (gravedad) y un cohete (combustible de combustión expulsado) funcionan dinámicamente de la misma manera.


MCon 07/28/2017.

Tomemos un enfoque muy diferente de otras respuestas, que son, en general, muy buenas. Solo dibujaré; si alguien está interesado solo deje caer un comentario y trataré de encontrar el tiempo para elaborar (nota: no soy inglés como lengua materna, así que el idioma podría estar "un poco apagado"; tengan paciencia conmigo).

  • Nuestra ciencia es en realidad un método que utilizamos para investigar nuestro entorno.
  • Este método se basa en two disciplinas independientes, pero entrelazadas:
    1. Ciencia experimental.
    2. Ciencia Exacta (a menudo llamada "Teórica").
  • Experimental trata de explorar la naturaleza con experimentos, como un juego en el que planteas preguntas específicas para descubrir cuál es el objeto oculto.
  • Exact Science, OTOH, has nothing to do with the real world ; es una construcción matemática, comenzando con un conjunto de postulados y derivando propiedades a través de teoremas (o derivaciones matemáticas equivalentes).
  • Los dos corren en pistas paralelas y nunca interfieren directly .
  • Lo que mantiene a estos dos "paralelos" y les impide divergir (demasiado) es, en realidad, hombres; los científicos a menudo "cambian de tren" o se comunican con colegas que viajan en el "otro tren".
  • Las personas que experimentan intentan comprender qué "postulados" podrían explicar el comportamiento observado.
  • Las personas que realizan trabajo teórico intentan "predecir" qué sucedería en casos específicos (a menudo "extraños") en el marco elegido y pedirles a los experimentadores que lo verifiquen.
  • La división casi nunca es tan nítida, pero es útil para entender el fondo.
  • Las "leyes" de Newton son nada más y nada menos que los postulates que usó para construir su Ciencia Exacta: Física Clásica. Tienen exactamente el mismo papel que los "Cinco postulados" de Euclides: son la base sobre la cual construir una construcción completamente abstracta.
  • Euclid Geometry hizo un trabajo maravilloso para permitirnos entender y manipular nuestro entorno, pero no son los únicos que se pueden utilizar (ver: bourbakism ) y otras geometrías no euclidianas son posibles (y probablemente una mejor representación de nuestra realidad).
  • Lo mismo puede decirse de la Física clásica, que es "lo suficientemente buena" para calcular trayectorias para la Luna y más allá, pero ha sido "reemplazada" por teorías más modernas (por ejemplo, Mecánica relativista y Mecánica cuántica).
  • Cuando sucede algo como esto, es muy raro que la "Vieja Teoría" esté completamente desacreditada, lo que normalmente ocurre es que se convierte en un "caso especial" de la nueva Teoría, más general; El conjunto anterior de postulates se "derivan" y "explican" en términos de los nuevos, por lo que ya no se parecen a los postulados, sino que se "demuestran"; "demostración", sin embargo, en última instancia, reside en otro grupo de aserciones indemostrables.
  • En última instancia, la razón por la cual se elige cierto conjunto de postulados es porque nuestros experimentos apuntan en esa dirección; para la Tercera ley de Newton, es fácil ver qué sucede si arrojas una pelota de béisbol mientras estás sobre patines (y te las arreglas para no caer). Derivar otros postulados es una cuestión más compleja y procede esencialmente por ensayo y error (es decir: usted sabe que cierta cantidad de "hechos" son ciertos y ajusta sus suposiciones para obtener esos resultados). Por esa razón es crucial "predecir" algún "hecho" no obvio y aún no observado para validar su teoría (es decir, para volver al tren de Ciencias Experimentales).
5 comments
1 MCon 07/28/2017
¿Puedo saber los motivos de la votación negativa, por favor?
chuxley 08/08/2017
Probablemente la edad del póster. Es una respuesta larga que pasaría por una cabeza de cartel más joven. El poster tiene 10 años. En cualquier caso, no estoy de acuerdo con la ciencia teórica "exacta". De todas formas; toda esta respuesta puede reducirse a señalar la diferencia entre las leyes empíricas y los modelos científicos / "teoría".
MCon 08/08/2017
@chuxley: gracias. Me interesaría por qué está "en desacuerdo", pero supongo que este no es el lugar para discutirlo. ¿Hay alguna manera de hacerlo "en privado"? (Si usted está interesado también, por supuesto)
chuxley 08/08/2017
Por supuesto. ¿Hay alguna manera de enviar mensajes privados aquí? Si hay; solo envíeme uno y podemos discutirlo. Si no, publicaré mi correo aquí.
MCon 08/08/2017
@chuxley: AFAIK no hay PM en el intercambio de fichas. Hay varias salas de chat (la física es chat.stackexchange.com/rooms/71/the-h-bar ), pero allí tienes que estar en el mismo fusible (y estoy a punto de dar un golpe, mañana estaré en un avión). Mi dirección de usar y tirar es: ziobyte at gmail dot com ... pero los próximos días estaré muy ocupado. Gracias.

PStag 07/25/2017.

Si imagina que empuja un resorte entre dos dedos, el resorte presiona en cada dedo la misma cantidad. De manera similar con su brazo, si empuja contra algo simplemente está enderezando su brazo, su brazo lo empujará lejos igual que el objeto.

Lo mismo puede decirse de un cohete. Cuando el combustible explota, sale en todas direcciones. La explosión está empujando el cohete tanto como empuja la tierra hacia abajo.

2 comments
5 Beanluc 07/25/2017
No, no la Tierra. La masa de escape.
4 Michael Kjörling 07/26/2017
El combustible para cohetes normalmente no explota. Una explosión en el combustible de un cohete casi siempre conduce a lo que a veces se conoce como RUD, que en este caso es una abreviatura de rapid unplanned disassembly . El combustible del cohete se combusts en una reacción controlada (diablos, el artículo de la Wikipedia sobre combustión incluso tiene un cohete LH2 / LOX de 2H₂ + O₂-> 2H₂O, por ejemplo, gaseoso). Y, por supuesto, todo el propósito de la boquilla es dirigir la fuerza de los gases en expansión, haciendo que el motor (y por lo tanto el cohete al que está conectado) se mueva en la dirección deseada.

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