举例说吧,一个1kg的滑块在光滑水平面上,受到一个1N的水平外力,从静止开始运动,经过1s,外力变为反向,大小仍1N。问经过多长时间滑块停下?
解答很简单:力反向后,经过1s滑块停下。
让我们分析上述滑块的受力和速度变化过程:从滑块开始运动,在第一秒末,力发生了突变,瞬间从+1N,变为-1N(规定滑块运动方向为正),而在1s末,滑块速度为1m/s,又经过1s,速度才逐渐减小到零——速度不能突变,不能瞬间改变。
力能突变,是因为力是别的物体对该物体(滑块)的作用,这种作用取决于别的物体,别的物体对它(滑块)的作用是自主的,因此可以突变=瞬间改变;
速度不能突变,是因为第一,速度是描述物体运动快慢的物理量,任何物体都具有保持其原有运动(速度)的性质=惯性,所以改变速度需要时间,即速度不能突变;第二,反证法:若速度能突变,即速度从v变化到v'(Δv=v'-v)的变化时间Δt=0,则物体在这个变化过程中,加速度a=Δv/Δt→∞,据牛顿第二定律,这需要无穷大的外力才能实现!而无穷大不具有物理意义,所以速度不能突变=瞬间改变。
速度是位置变化率,即位移与时间的比值,位移是质点从初位置A移动到末位置B的有向线段,而质点从初位置到末位置是连续变化的——意思是它从A到B,中间有无穷多个位置按照时间次序通过,因此它不可能直接从A跨过其他位置瞬间到达B,因此速度的变化必须是一个累积过程,不可瞬间变化。
力是一个物体对另一个物体的作用,这种作用当然是可以突变的,比如有个物体受到另一物体的推力,当把另一物体撤去的瞬间,该力就立刻(不需要时间累积)变为零。因此力大小可以瞬间改变。