這種問題就是揣著高中物理知識去猜疑世界,明明看一本【分析力學】就能解決的問題
回到一個根本的定義: 力是動量對時間的導數 。(【自然哲學的數學原理】原話也是說力是動量變化率,力是改變運動狀態的因素)
F = \frac{dp}{dt}
接著快進到(單質點)拉格朗日運動方程式:
\frac{d}{dt} \frac{ \partial L}{\partial v} - \frac{\partial L}{\partial s} = 0
s是位移,v是s對時間t的一階導數,即速度。L為拉格朗日函數。
拉格朗日函數是一個關於位移,速度和時間的隱函數,即 L = L(s,v,t) 。考察一個質點運動體系,我們也只需要關心這三個變量,我們無需知道拉格朗日函數具體長什麽樣子(不管質點做的是圓周運動還是平拋運動),只要知道運動體系滿足 最小作用量原理 (公理),就可以推出這個運動方程式,並且所有質點運動都會滿足此方程式。那麽運動有三大對稱性:
根據時間對稱性,即能量守恒,推出能量定義:
E = v\frac{\partial L(v^2)}{\partial v} -L(s)
根據空間對稱性,即動量守恒,推出動量定義:
p =\frac {\partial L}{\partial v}
不難發現(2021/4/27更正):
能量 E 中:
v\frac{\partial L(v^2)}{\partial v} 為質點動能, -L(s) 為質點勢能。
故有:
E_{k} = v\cdot p (此處是內積)
那麽 功W其實就是能量的轉移量 :
所以就有 \delta W = \Delta E_{k} = d(v\cdot p) = v\cdot dp = v\cdot Fdt = F\cdot ds (點都是內積,F,s,v,p都是向量,W為純量)