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杆秤实验怎样颠覆了牛顿第三定律

业余民科 发表于 2018-3-12 23:44:33
业余民科



牛顿老师在科学圈里相当有权势,被英国女王封了爵位,官至皇家造币局局长兼皇家学会会长,没退休一直干到85岁寿终。说他有权势并不仅是官大,主要还是贡献大。比如,发现万有引力定律和三大运动定律。
最近,业余民科突发奇想,用中国老祖宗发明的杆秤,证明了牛顿定律。

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杆秤是人类发明的各种衡器中历史最悠久的一种,它是古代中国人最了不起的发明之一。

杆秤应用了几千年,除了秤东西,好像也没别的啥用处。现在科技发达,生活便利,好像连秤东西都不用它了。

最近,业余民科突发奇想,发现用咱老祖宗发明的杆秤,也能证明牛顿定律。不仅如此,最最关键的是,由此证明牛顿定律是错的。

想想也是,牛顿1643年才出生,所以,业余民科认为用杆秤实验验证一下晚出几千年的牛顿定律,很正常啊。
  
杆秤很简单,它的逻辑也很简单,秤砣垂线所过的秤杆上的刻度,表明秤砣在此位置时杆秤所能提供的对物体的上提之力。当物体的重量即下沉之力刚好和这个上提之力大小相等时,秤杆呈水平状态。见图一。

图片1.png
图一 物体的重量即下沉之力刚好和秤铊在此位置时杆秤所提供的上提之力大小相等,秤杆呈水平状态。

图一所示,是海量秤量实践里面的特例,碰巧了,掌秤的人不需要移动秤铊,所称物品刚好就如刻度所示那么重。绝大多数情况下,因为没有那么巧,所以掌秤人要么要把秤铊往秤杆尾部方向移动(见图二);要么要把秤铊往秤杆头部方向移动(见图三),直到通过移动找到平衡点为止。

图片2.png
图二 物体比掌秤人预期的要重,掌秤人得把秤铊往秤杆尾部移动,移动到平衡点。

图片3.png
图三 物体比掌秤人预期得要轻,掌秤人得把秤铊往秤杆头部移动,移动到平衡点。

几千年来,人们就是这么秤东西的。称秤的过程主要就是寻找平衡点的过程。把秤铊左移右移,来来往往,反反复复,一旦找到平衡点,手一松,秤杆水平,得,成交!

因此,在称秤方面,古往今来人们进行了海量的实践。也就是人们事实上进行了海量的实验。

现在,让我们退回到过程里的“起始点”,掌秤人左手上拉提绳,右手令秤杆大致持平,物体被提起来后,略一松右手(不可完全撒手,以免秤杆陡然倾斜造成不便),秤成了图一的情况,这是秤当下所提供的上提之力和物体的重量即下沉之力大小相等;那秤成了图二、图三的情况,却又意味着什么呢?

    先看图二。

4.png
图二复制如上。

当时,秤铊垂线对应于秤杆上的刻度“1”。假如这个秤上“1”代表1斤,那么,这个秤杆上的这个刻度表明,秤在此时所能提供的对物体的上提之力是1斤,它小于物体的重量亦即下沉之力,所以无法维持杆秤平衡。换言之,物体对秤钩的作用力大于1斤。

次看图三。

5.png
图三复制如上。

这时,秤铊垂线对应于秤杆上的刻度“3”。假如这个秤上“3”代表3斤,那么,这个秤杆上的这个刻度表明,秤在此时所能提供的对物体的上提之力是3斤,它大于物体的重量亦即下沉之力,所以无法维持杆秤平衡。换言之,物体对秤钩的作用力小于3斤。

图二、图三实验表明,物体对秤钩的作用力可以大于秤钩对物体的作用力,也可以小于。以此实验验证牛顿第三定律, 牛顿第三定律并不成立,牛顿第三定律认为作用力和反作用力大小相等。

杆秤的工作原理是,秤铊下压,为秤钩上提提供了力源。当秤钩的上提之力和物体的下沉之力大小相等时,秤杆呈水平状态,秤杆上秤铊所对应的刻度即为物体的重量。该原理允许、掌秤人也期待秤钩上提之力和物体下沉之力大小相等,但在该原理语境下,秤钩上提之力和物体下沉之力大小不相等也是司空见惯的,是正常现象。实践中,若发生两力大小不相等情况,那就需要挪动秤铊找平。

若牛顿第三定律是正确的,那就意味着当把秤铊放到秤杆上的任意点、任何刻度上,秤钩提供N斤上提之力时,必然会遇到来自物体的N斤下沉之力作用。但这样一来,不论物体实际重量几何,秤杆便都会是水平的,物体都会被秤出来是N斤重。不断变换秤铊位置,物体就会被秤量出任意重量(秤杆刻度范围内)。这与观测到的海量称秤事实不符,所以牛顿第三定律不成立,是个错误定律。


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admin 发表于 2018-3-19 18:19:43

看来,科研也不是高不可攀。
 楼主| 业余民科 发表于 2018-3-22 21:41:25
杆秤平衡的时候,若秤杆上的刻度是1斤,我们就说这个东西重1斤。
这时,秤钩上提物体的力是1斤,物体下拉秤钩的力是1斤。
假使说,不再增加/减少物体的重量,也不左右挪动秤铊,那么,杆秤的平衡就会保持下去。
这个谁有疑问吗?
没有。
没有就好,就说明,假使杆秤失去平衡,那么,要么是物体端轻重有了变化,不再是1斤;要么是秤铊左右挪动了,刻度不在1斤的位置;要么两者兼备但变化不协调。那么,就是发生了秤钩上提物体之力和物体下拉秤钩之力大小不相等的情况。
 楼主| 业余民科 发表于 2018-3-22 22:23:35
杆秤平衡的时候,若秤杆上的刻度是1斤,我们就说这个东西重1斤。反过来说,一个重1斤的东西,在杆秤平衡状态下,秤铊在秤杆上的位置刻度也必然是1斤。

那么,发生了不平衡就意味着,这个东西不再是1斤,或者,秤铊的位置不再在1斤那里。也就是说,秤钩上提物体之力不再是1斤,或者,物体下拉秤钩的力不是1斤。
 楼主| 业余民科 发表于 2018-3-22 22:40:59
杆秤平衡的时候,若秤杆上的刻度是1斤,我们就说这个东西重1斤。
这时,秤钩上提物体的力是1斤,物体下拉秤钩的力是1斤。
如果,继续保持秤钩上提物体的力是1斤,物体下拉秤钩的力是1斤,那么,杆秤就会继续保持平衡。
由此可知,一旦发生了杆秤不平衡情况,那就意味着要么是秤钩上提物体的力变得不是1斤了,要么是物体下拉秤钩的力变得不是1斤了,也就是说发生了上提之力和下拉之力大小不相等。
 楼主| 业余民科 发表于 2018-3-31 20:44:14
杆秤是老祖宗最实用的发明之一

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