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Ferrocontrol E-DARC k04 119132 物理模型對客觀事物的近似程度一方面取決于人類的認(rèn)識程度,如原子模型從早期的“剛性小球”模型,到“葡萄干布丁模型”、“盧瑟福模型”、“玻爾模型”,直到今天在“標(biāo)準(zhǔn)粒子模型”下構(gòu)建的原子模型,隨著人類對其認(rèn)識的深入而不斷優(yōu)化和演進(jìn);另一方面則取決于所要解決的問題需要的精確程度和我們能為其投入的時間和資源等,如圖2左邊四幅圖均反映了右一圖的“精髓”——一只貓,但近似的程度大有不同,要視具體情況具體選擇。 圖2 抽象模型(左1—4)與自然對象(右1) 例如在研究力學(xué)問題時,最簡單的情況當(dāng)然是忽略位置、質(zhì)量和受力這三個關(guān)鍵因素以外的所有其他次要因素,把對象看做一個有質(zhì)量有位置但沒體積的點,所有質(zhì)量集中在這一點,就形成了最簡單的力學(xué)模型——質(zhì)點。有了“質(zhì)點”模型,我們就可以從幾何的角度描述和研究物體位置隨時間的變化規(guī)律,研究其運動狀態(tài)變化和相互作用之間的關(guān)系等,進(jìn)而建立起質(zhì)點運動學(xué)和質(zhì)點動力學(xué)。 當(dāng)情況稍微復(fù)雜一點,如研究兩個臺球碰撞問題時,把它們看成一個質(zhì)點顯然不妥,那么我們就把兩者各自看成一個質(zhì)點,組成兩個質(zhì)點構(gòu)成的最簡單的“質(zhì)點系”模型。推而廣之,如海里的魚群、爆炸的等,可以看做更多質(zhì)點構(gòu)成的“質(zhì)點系”,其性質(zhì)和行為可由其內(nèi)質(zhì)點各自的性質(zhì)和兩兩之間的相互作用推演得到。 在研究飛機在空中的飛行姿態(tài)、地球的自轉(zhuǎn)等問題時,物體的體積和形狀是不能忽略的問題,但因為自身的形狀變化又很小,如潮汐對地球外觀形狀的影響相對于地球本身的尺度就非常小,可以忽略,于是我們可以構(gòu)建一個由連續(xù)質(zhì)點組成,且所有質(zhì)點之間相對位置都不發(fā)生變化的特殊質(zhì)點系,這就是“剛體”模型。進(jìn)一步,如果物體的形狀變化等其他因素也必須考慮,那么還可以進(jìn)一步增加條件建立彈性固體、粘性流體、連續(xù)介質(zhì)等模型。
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