新牛頓擺實(shí)驗(yàn)證明:動(dòng)量守恒與動(dòng)能公式必有一個(gè)錯(cuò)誤

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中所用到的牛頓擺與傳統(tǒng)牛頓擺略有不同,不同之處就是牛頓擺的擺球之間的質(zhì)量不同。

在這個(gè)新型的牛頓擺中,A和B兩個(gè)擺球的質(zhì)量不同,我們假設(shè)A擺球的質(zhì)量為m=2kg,B擺球的質(zhì)量為(1/2)m=1kg。如果A擺球從高處釋放,以v=1m/s的速度撞擊B擺球的話,當(dāng)撞擊發(fā)生以后B擺球會獲得一個(gè)速度,我們假設(shè)這個(gè)速度為v2。而A擺球則會在撞擊的作用下減速,我們假設(shè)A擺球撞擊B擺球之后的速度為v1。
所以我們根據(jù)動(dòng)量守恒,可以知道m(xù)v=mv1+0.5mv2。但是如果我們依然使用動(dòng)能公式(E=(1/2)mv^2)的話,根據(jù)能量守恒定律,就會得出(1/2)mv^2=(1/2)mv1^2+0.5(1/2)mv2^2。我們將各個(gè)數(shù)值(m=2kg、v=1m/s)帶入兩個(gè)等式當(dāng)中。
就會得出mv^2=mv1^2+0.5mv2^2=2以及mv=mv1+0.5mv2=2,經(jīng)過簡單的數(shù)學(xué)計(jì)算,要想這兩個(gè)等式成立的唯一條件只能是,v1=1m/s,v2=0m/s。
這個(gè)結(jié)論顯然與實(shí)驗(yàn)的實(shí)際情況嚴(yán)重不符,因此可以證明動(dòng)量守恒(mv=mv1+0.5mv2)與動(dòng)能公式(E=(1/2)mv^2),二者之間必然有一個(gè)是錯(cuò)誤的。
在這個(gè)試驗(yàn)中,只要A擺球與B擺球發(fā)生碰撞,無論A擺球最后的速度v1和B擺球獲得的速度v2是多少,只要不是v1=1m/s和v2=0m/s(未發(fā)生任何碰撞的情況),就不可能同時(shí)滿足mv12+0.5mv22=2和mv1+0.5mv2=2這兩個(gè)等式。
也就是說,在碰撞的過程中,我們可以先假設(shè)不存在轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(動(dòng)能損耗)的情況,那么mv12+0.5mv22=2和mv1+0.5mv2=2這兩個(gè)等式,其實(shí)不可能同時(shí)成立。事實(shí)上,不同質(zhì)量的擺球碰撞之后,所謂的“一部分動(dòng)能會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(動(dòng)能損耗)”的說法,其實(shí)是為了掩蓋其自相矛盾的科學(xué)事實(shí),而制造的一種邏輯陷阱而已。
質(zhì)量相等的兩個(gè)擺球,兩個(gè)擺球撞擊之后速度互換,為什么“動(dòng)能不會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能”?而不同質(zhì)量的兩個(gè)擺球,哪怕所用的材質(zhì)和之前完全一樣,為什么就會有“一部分動(dòng)能會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能”?我們認(rèn)知思考之后,就更容易看出這種明顯的科學(xué)邏輯陷阱。
例如,我們假設(shè)A擺球與B擺球發(fā)生碰撞之后,動(dòng)能完全沒有損失,最后A擺球速度為v1=√0.5,而B擺球速度為v2=1,這樣的話就能完全滿足動(dòng)能守恒mv2=mv12+0.5mv22=2,但是帶入動(dòng)量定理公式的話,必然是mv1+0.5mv2≠2。
也就是說,在這個(gè)試驗(yàn)當(dāng)中,如果動(dòng)能公式E=(1/2)mv2正確的話,那么能量守恒定律與動(dòng)量守恒必然有一個(gè)錯(cuò)誤。很顯然能量守恒定律與動(dòng)量守恒定律絕對不可能錯(cuò)誤,那么錯(cuò)誤的必然是動(dòng)能公式E=(1/2)mv2。
因此進(jìn)一步可以說明,動(dòng)量守恒(mv=mv1+0.5mv2)與能量守恒定律以及動(dòng)能公式(E=(1/2)mv2),三者之間必然有一個(gè)是錯(cuò)誤的。
完整的證明過程見
《三元平衡定律》完整版:https://doi.org/10.5281/zenodo.4539809