的倾角,倾角越小,小球滑行的距离就越远。
牛頓据此做逻辑外推:若将末端斜面彻底放平,且完全消除一切阻力,小球便不会再有减速的趋势,会沿着水平面一直匀速直行,永不停止。
朱由孝看着小球在越来越平缓的斜面上越滑越远,默然点头,认可了这一从现实实验走向理想推论的严谨思路。
第二条,力与加速度定律:物体加速度的大小,与所受外力成正比,与其质量成反比,方向与外力一致。
他们以悬挂砝码的重力作为恒定拉力,用天平称准不同质量的铅块,以丝线跨过槽端的光滑木滑轮,垂吊重物拉动槽中小球。
计时则依靠惠更斯式摆钟,这是当时欧洲最精准的计时器具,用以记录小球滑行相同距离所用的时间。
两人更换不同质量的小球,改变垂吊砝码的重量,重复试验百余次,将每一组时间、距离、质量仔细记录在纸上。
牛頓以流数术与几何方法反复演算,最终将力、质量、加速度的关系,写成简洁而严密的数学关系。
朱由孝在一旁对照数据,眼见实测结果与推算高度吻合,也不由得面露喜色。
第三条,作用力与反作用力定律:两物体之间的相互作用,永远大小相等、方向相反,且作用在同一直线上。
他们用双线悬挂的等质硬木球做悬摆碰撞实验,将两球并排悬于空中,拉其一球至高处释放,令其与静止的另一球正面对撞。
只见前一球竟骤然停在半空,后一球则循着前者的轨迹,以几乎相同的速度荡开。两球速度完全互换,直观证明了彼此施加的作用力大小对等。
随后二人又做了更直观的双船实验:在平静的池水中放两只小木船,船上分别放置不同质量的石块,两人各站一船,以绳索相连牵引。
无论谁主动拉绳、谁被动受力,两船始终相向靠近,轻船移动更快、重船移动更缓,但其运动规律却始终显示,两船之间的相互拉力大小完全一致。
为了严谨,牛頓还设计了磁力验证:将磁石与铁块分置两只小船上,放入平静池水。
两船无需任何物件阻隔,便会自然地彼此吸引、相向靠拢,且始终沿两船球心连线正中对称运动,从未出现磁石单方面拉动铁块、或铁块被动跟随的情形。
“你看,”牛頓指着缓缓靠近的小船,对朱由孝说道,“磁石吸引铁块的力,与铁块反拉磁石的力,必然大小相等、方向相反,否则这两只船,定会偏向一侧。”
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