可以的話,我想畫圖解說,不過手寫板沒帶出來,所以只好只用文字說出我的理解。
$\vec{F}=m\vec{a}$所描述的是力等於質量乘上加速度,不過這是力的定義,我認為這比較沒什麼好解釋的,所以我要解釋的是另一種描述。這是個很聰明的理解法,錯過可惜喔。
另一種描述的方式是,一個力作用於物體上時,物體會呈現等加速度運動。
所以式子變成$\frac{\vec{F}}{m}=\vec{a}$,那為什麼物體會呈現等加速度運動呢?以下我的理解:
首先有一個慣性座標系$o$在$t=0$時觀察到一個力$\vec{F}$作用在質量$m$的靜止物體上,過了一秒後,也就是$t=1$時,座標系$o$看到了物體的速度由$0$變成$v1$。
(注意喔,「現在」我們只知道座標系$o$在$t=0$時觀察到$v=0$;在$t=1$時觀察到$v=v1$,中間的速度變化方式我們還不曉得。)
再來我們找一個慣性速座標系$o'$,其速度相對於座標系$o$剛好等於$v1$,所以在$t=1$時,座標系$o'$看到物體的速度是$0$,因為這情況跟座標系$o$在$t=0$時看物體是一樣的,所以下一秒也就是$t=2$時,我們合理猜測物體相對$o'$的速度會是$v1$。(條件都一樣,當然要有相同結果。)
所以用相對運動的加法,在$t=2$時,座標系$o$所觀測到的物體速度就變成了$v=v1+v1=2*v1$了,這就是等加速度運動!後面的$t=3,4,5...$都可以用相同的方式得出座標系$o$觀測到物體的速度。
這就是我的理解了,這個理解要在兩個前題下才能成立,一,速度遠小於光速;二,所有的物理定律,在各個不同的慣性座標系中都相同。其實還有可以討論的地方,不過剩下的大家自己想就能想出來了吧。
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