牛頓的故事|光學、力學,為什麼孩子要讀牛頓故事?
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📍古典物理大師-艾薩克牛頓(newton)的故事
是一位英格蘭政治人物、物理學家、數學家、天文學家、自然哲學家和煉金術士。1687年他發表《自然哲學的數學原理》,闡述了萬有引力和三大運動定律,由此奠定現代物理學和天文學,並為現代工程學打下了基礎。他通過論證克卜勒行星運動定律與他的重力理論間的一致性,展示了地面物體與天體的運動都遵循著相同的自然定律;為太陽中心學說提供了強而有力的理論支持,是科學革命的一大代表。(摘自維基百科)
📍牛頓和光學的關係?
當時光學仍是一門尚待突破的科學, 大多數的科學家都集中研究光的反射、折射等性質,並且他們又在光的組成上分成兩個學派:波動學派與粒子學派。波動學派中最人知的科學家是虎克(Robert Hooke),強調光跟聲波一樣,就屬於波的一種形式;粒子學派則是以牛頓最具代表性,認為光是由一顆顆細小的微粒所組成,而牛頓希望利用三稜鏡來證明光是由粒子組成。
白光射入三稜鏡散發出七彩光芒已是當時廣為人知的現象,不過三稜鏡只被當作是種玩具,人們只覺得會出現很多顏色的光,很好玩、有趣,不覺得藏有什麼深奧 的科學原理,早在1601年,義大利傳教 士利瑪竇(Matteo Ricci)就曾在中國明 朝皇帝面前用三稜鏡做色散的表演。那麼 又有一個問題出現,光為什麼會有顏色? 當時的科學家對於光顏色的概念都是承襲 亞里斯多德(Aristotle)的想法,認為各 種顏色的光僅是亮、暗兩種光根據混合比 例不同所產生,譬如說:紅光亮度最亮,是最接近白光的顏色;而藍光的亮度最低,則是最暗的光。他們也認為太陽光透 過彩色玻璃,出現不同顏色的原因,是因為具有顏色的玻璃改變光的顏色,就如同將白色衣服放入染缸染色一樣。波動學派 的學者自然也是抱持同樣觀點,認為光通
過三稜鏡所散發的各色光線,也是因為三 稜鏡本身的材質所導致,但是牛頓卻對此 理論不以為然,握住手上的三稜鏡想利用 這個機會,狠狠的重擊這些波動說一派的 科學家。
(以上摘自【漫畫科普系列:超科少年SSJ 01-力學奇葩牛頓】)
📍牛頓力學:三大定律、萬有引力
牛頓提出三大運動定律,屬於#108課綱國三理化課題
1.牛頓的第一運動定律(慣性定律):在物體不受力,或合力=0下,「動者恆動,靜者恆靜」 ,簡單來說牛頓的第一運動定律指出,一個物體將保持其靜止或等速度直線運動的狀態,除非有外力作用於它。換句話說,物體會保持不變的運動狀態,直到外力改變它。
2.牛頓的第二運動定律(力的定律): 牛頓的第二運動定律描述了物體的運動和施加在物體上的力之間的關係。它的數學表達式是F = ma,其中F代表合力,m代表物體的質量,a代表物體的加速度。這個定律說明了當一個物體上施加一個力時,它會產生加速度,而加速度的大小與施加的力成正比,質量成反比。
3.牛頓的第三運動定律(作用與反作用定律): 這個定律聲明了對每一個作用力都存在一個相等大小但方向相反的反作用力。換句話說,每一個物體對另一個物體施加一個力,而另一個物體將對第一個物體施加一個大小相等但方向相反的力。
*萬有引力定律
萬有引力定律:定律指出,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。是由艾薩克·牛頓稱之為歸納推理的經驗觀察得出的一般物理規律。它是古典力學的一部分,是在1687年於《自然哲學的數學原理》中首次發表的,並於1687年7月5日首次出版。
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