Luật quán tính: Cách hiểu lịch sử của nó có thể cải thiện việc giảng dạy vật lý

Science & Education - Tập 16 - Trang 955-974 - 2006
Ricardo Lopes Coelho1
1Faculty of Science, University of Lisbon, Lisbon, Portugal

Tóm tắt

Luật quán tính là một vấn đề trong việc giảng dạy do sự không thể hiện thực hóa thí nghiệm để minh chứng cho định luật này. Bởi vì chúng ta không thể thực hiện một thí nghiệm để xác minh luật, nên chúng ta không thể biết nó có đúng hay không. Mặt khác, chúng ta biết rằng khoa học dựa trên định luật này đã thành công. Một nghiên cứu trong lịch sử cơ học đã chỉ ra rằng có những nền tảng khác nhau cho định luật, nhưng cũng cho thấy định luật đóng cùng một vai trò trong khoa học kể từ thời Newton. Để tránh một phát biểu mà chúng ta không thể chắc chắn, bài báo hiện tại đề xuất hiểu định luật thông qua chức năng của nó trong lý thuyết. Trong trường hợp này, chúng ta không cần phải nói về cách một vật thể tự do di chuyển, mà thay vào đó là rằng chuyển động thẳng và đồng nhất là chuyển động tham chiếu trong cơ học Newton.

Từ khóa

#luật quán tính #giảng dạy vật lý #lịch sử cơ học #chuyển động thẳng đồng nhất #lý thuyết Newton

Tài liệu tham khảo

d’Alembert J.: 1758, Traité de Dynamique 2nd edn, Paris. Johnson Reprint Corporation, New York, London, 1968 (rep.). Alonso M., Finn E.J. (1992). Physics. Addison-Wesley, Wokingham Becker R.A. (1954). Introduction to Theoretical Mechanics. McGraw-Hill, New York, London, Toronto Benenson W., Harris J.W., Stocker H., Lutz H. (2001). Physics. Springer, New York (Trans. from German) Bergmann, L. & Schaefer, C.: 1990, Lehrbuch der Experimentalphysik, Vol. I, Mechanik, Akustik, Wärme 10th edn, de Gruyter, Berlin, New York. Blatt F.J. (1989). Principles of Physics 3 edn. Allyn and Bacon, Boston, London Budó Á. (1974). Theoretische Mechanik 7 edn. VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin Carnot, L.: 1803, Principes fondamentaux de l’équilibre et du mouvement, Paris. Coelho R.L. (2001). Zur Konzeption der Kraft der Mechanik. Waxmann, Münster, New York Coriolis, G.: 1844, Traité de la Mécanique des corps solides et du calcul de l’effet des machines, 2nd edn, Paris. Cutnell J.D., Johnson K.W. (1997). Physics, Vol. 1 4th edn. J. Wiley & Sons, New York Chichester Weinheim Daniel H. (1997). Physik, Vol 1. Mechanik, Wellen, Wärme de Gruyter, Berlin, New York Demtröder W. (2003). Experimentalphysik, Vol. 1, Mechanik und Wärme 2nd edn. Springer, Berlin, Heidelberg New York Eddington A. (1943). The Nature of the Physical World, Macmillan. Cambridge Univ. Pr., New York, Cambridge Erikson H.A. (1936). Elements of Mechanics. McGraw-Hill, New York, London Euler, L.: 1736, Mechanica sive motus scientia analityce exposita, Saint-Pétersbourg. Euler, L.: 1750 (1752), ‘Découverte d’un nouveau principe de Mecanique’, Mémoires de l’académie des sciences de Berlin 6, 185–217. Opera Omnia, serie II, Vol. 5, pp. 81–108. French A.P. (1971). Newtonian Mechanics. W. W. Norton, New York, London Galili I., Tseitlin M. (2003). Newton’s First Law: Text, Translations, Interpretations and Physics Education. Science & Education 12:45–73 Gerthsen C. (2004). Physik, 22nd ed. Springer, Berlin Heidelberg New York Halliday D., Resnick R., Walker J. (1997). Fundamentals of Physics 5th ed. John Wiley, New York Hänsel H., Neumann W. (1993). Physik: Mechanik und Wärmelehre. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Berlin Oxford Hanson N.R. (1963). The Law of Inertia: A Philosopher’s Touchstone. Philosophy of Science 30:107–121 Hering E., Martin R., Stohrer M. (2002). Physik für Ingenieure, 8th ed. Springer, Berlin Hertz H. (1894). Die Prinzipien der Mechanik in neuem Zusammenhange dargestellt. J. A. Barth, Leipzig Jacobi, C.G.J.: 1847/48, in H. Pulte (ed.), Vorlesungen über analytische Mechanik Berlin 1847/48, Vieweg, Braunschweig, Wiesbaden, 1996. Lange L. (1885a). Ueber die Wissenschaftliche Fassung des Galilei’schen Beharrungsgesetzes. Philosophische Studien 2:266–297 Lange L. (1885b). Ueber das Beharrungsgesetz. Berichte über die Verhandlungen der Königlich Sächsischen Gesellschaft der Wissenschaften zu Leipzig 37:333–351 Lange L. (1885c). Nochmals über das Beharrungsgesetz. Philosophische Studien 2:539–545 Lange L. (1902). Das Inertialsystem vor dem Forum der Naturforschung. Philosophische Studien 20:1–71 Laplace, P. S.: 1799, Traité de Mécanique Céleste, Vol. I, Paris. Culture et Civilisation, Brussell, 1967 (rep.). Leisi H.J. (1996). Klassische Physik, Vol 1, Mechanik, Birkhäuser. Basel, Boston, Berlin Mach, E.: 1872, Die Geschichte und die Wurzel des Satzes von der Erhaltung der Arbeit, Barth, Leipzig, 1909 (second rep.). Mach E. (1933). Die Mechanik in ihrer Entwicklung, 9th edn. Brockhaus, Leipzig Neumann C. (1870). Ueber die Principien der Galilei-Newtonschen Theorie, Teubner, Leipzig Neumann C. (1910a). Über den Körper Alpha. Berichte Über die Verhandlungen der Königlich Sächsischen Gesellschaft der Wissenschaften zu Leipzig 62:69–86 Neumann C. (1910b). Nachtrag zu dem Aufsatz über den Körper Alpha. Berichte über die Verhandlungen der Königlich Sächsischen Gesellschaft der Wissenschaft zu Leipzig 62:383–385 Newton, I.: 1726, in A. Koyré & I. B. Cohen (eds.) Isaac Newton’s Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, 3rd edn, Harvard Univ. Press, 1972 Newton I. (1999). The Principia: Mathematical Principles of Natural Philosophy. University of California Press, Berkeley (new trans. by I. B. Cohen & A. Whitman) Kirchhoff G. (1897). Vorlesungen über Mathematische Physik, Vol I, 4th edn. Teubner, Leipzig Nielsen J. (1935). Vorlesungen über elementare Mechanik. Springer, Berlin (trans. by W. Fenchel) Nolting W. (2005). Grundkurs: Theoretische Physik, Vol. 1, Klassische Mechanik, 7th edn. Vieweg, Braunschweig, Wiesbaden Planck M. (1916). Einführung in die Allgemeine Mechanik. S. Hirzel, Leipzig Poincaré H. (1897). Les Idées de Hertz sur la Mécanique. Revue Générale des Sciences 8:734–743 Poisson S.D. (1833). Traité de Mécanique. Bachelier, Paris Reech F. (1852). Cours de Mécanique d’après la nature généralement flexible et élastique des corps. Carilian-Goeury et Vor Dalmont, Paris Riemann, B.: 1876, in H. Weber (ed.) Bernhard Riemann’s Gesammelte mathematische Werke und wissenschaftlicher Nachlass, Teubner, Leipzig. Schaefer C. (1962). Einführung in die Theoretische Physik, Vol 1, 6th edn. de Gruyter, Berlin Scobel W., Lindström G., Langkau R. (2002). Mechanik, Fluiddynamik und Wärmelehre, 2nd edn. Springer, Berlin Heidelberg Sears and Zemansky 2004 (see Young). Serway R.A. (1997). Physics: for Scientists and Engineers with Modern Physics. Saunders College, Philadelphia Sommerfeld A. (1947). Vorlesungen über theoretische Physik, Vol I, Mechanik, 3rd edn. Akad. Verl. Geest & Portig, Leipzig Streintz H. (1883). Die physikalischen Grundlagen der Mechanik. Teubner, Leipzig Thomson W., Tait P.G. (1890). Treatise on Natural Philosophy, Part I. Cambridge University Press, Cambridge Voigt W. (1901). Elementare Mechanik, Veit & Comp., Leipzig Wilson J., Buffo A. (1997). College Physics, 3rd edn. Prentice Hall, NJ Young H.D., Freedman R.A., Sears F. (2004). Sears and Zemansky’s University Physics, 11th edn. P. Addison-Wesley, San Francisco