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新牛顿摆实验证明:动量守恒与动能公式必有一个错误

2022-10-19 12:37 作者:三元平衡定律  | 我要投稿

在这个实验中所用到的牛顿摆与传统牛顿摆略有不同,不同之处就是牛顿摆的摆球之间的质量不同。

在这个新型的牛顿摆中,A和B两个摆球的质量不同,我们假设A摆球的质量为m=2kg,B摆球的质量为(1/2)m=1kg。如果A摆球从高处释放,以v=1m/s的速度撞击B摆球的话,当撞击发生以后B摆球会获得一个速度,我们假设这个速度为v2。而A摆球则会在撞击的作用下减速,我们假设A摆球撞击B摆球之后的速度为v1。

所以我们根据动量守恒,可以知道mv=mv1+0.5mv2。但是如果我们依然使用动能公式(E=(1/2)mv^2)的话,根据能量守恒定律,就会得出(1/2)mv^2=(1/2)mv1^2+0.5(1/2)mv2^2。我们将各个数值(m=2kg、v=1m/s)带入两个等式当中。

就会得出mv^2=mv1^2+0.5mv2^2=2以及mv=mv1+0.5mv2=2,经过简单的数学计算,要想这两个等式成立的唯一条件只能是,v1=1m/s,v2=0m/s。

这个结论显然与实验的实际情况严重不符,因此可以证明动量守恒(mv=mv1+0.5mv2)与动能公式(E=(1/2)mv^2),二者之间必然有一个是错误的。

在这个试验中,只要A摆球与B摆球发生碰撞,无论A摆球最后的速度v1和B摆球获得的速度v2是多少,只要不是v1=1m/s和v2=0m/s(未发生任何碰撞的情况),就不可能同时满足mv1²+0.5mv2²=2和mv1+0.5mv2=2这两个等式。

也就是说,在碰撞的过程中,我们可以先假设不存在转化为内能(动能损耗)的情况,那么mv1²+0.5mv2²=2和mv1+0.5mv2=2这两个等式,其实不可能同时成立。事实上,不同质量的摆球碰撞之后,所谓的“一部分动能会转化为内能(动能损耗)”的说法,其实是为了掩盖其自相矛盾的科学事实,而制造的一种逻辑陷阱而已。

质量相等的两个摆球,两个摆球撞击之后速度互换,为什么“动能不会转化为内能”?而不同质量的两个摆球,哪怕所用的材质和之前完全一样,为什么就会有“一部分动能会转化为内能”?我们认知思考之后,就更容易看出这种明显的科学逻辑陷阱。

例如,我们假设A摆球与B摆球发生碰撞之后,动能完全没有损失,最后A摆球速度为v1=√0.5,而B摆球速度为v2=1,这样的话就能完全满足动能守恒mv²=mv1²+0.5mv2²=2,但是带入动量定理公式的话,必然是mv1+0.5mv2≠2。

也就是说,在这个试验当中,如果动能公式E=(1/2)mv²正确的话,那么能量守恒定律与动量守恒必然有一个错误。很显然能量守恒定律与动量守恒定律绝对不可能错误,那么错误的必然是动能公式E=(1/2)mv²。

因此进一步可以说明,动量守恒(mv=mv1+0.5mv2)与能量守恒定律以及动能公式(E=(1/2)mv²),三者之间必然有一个是错误的。


完整的证明过程见

《三元平衡定律》完整版:https://doi.org/10.5281/zenodo.4539809


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