《物理易觧》摘選（力學篇）

02-08

如何用文言解釋物理學定義？
清代出版的陳榥《物理易解》或許可以幫我們一窺其逕。
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句讀、註解若有錯誤，還請讀者指示。

序

科學爲立國之本，固夫人而知之矣。然而其理精、其功實、其造深，要非獵等?所能至，故造車自輿始、造衡自權始，必循途漸進而後科學至焉。中等物理學與各種科學已多相啣接之處，吾國人學此者頗多苦之。然我國士夫之聰明材力，而謂未足語此，斷無是理。意者，倘亦無善本爲之啟發乎？壬寅春，同人設清華學校於東京，以計留學者修普通學之便，忝命予講物理學，予於此非所專執之門，顧以同人之命，不獲辭也，遂與來聽者相切磋，初則聽者頗有苦意，乃未及三月，則見解領悟各蒸蒸日上矣，而時己暑假無事時，輙將從前之講稿，採輯他書以補所不足，語非一家，務期明意，書成名曰《物理易解》。因卽梓以公諸世，亦欲爲求科學者之一助雲爾。

光緒二十八年八月樂書氏陳榥自序

【注】
? 獵等：同「躐等」，不循序漸進、按部就班地學習。

六、慣性

慣性者，物體常欲守其本來固有之性也。人疾馳下坡時，其足急切不能自止，因下坡疾馳，其身體本動，常欲循其運動之習慣故也。戶半開時，以銃放彈擊之，彈穿過而門仍不動，以門本靜止，常欲守其靜止之習慣故也。

九、物質不滅

物質永不能消滅，燒木時如見木之消滅，實則搆成此木之質變爲灰、變爲煙，依然在宇宙內也。故自有地球以來，物質之數無所增減於其間。

【注】
卽「質量守恆定律」(Law of conservation of mass)。

十一、力

使靜止之物體運動、使運動之物體靜止或改變速度及運動之方向等作用之原因，名爲「力」。

二十一、重量

置不甚大之石於掌上，則掌之感覺與無石時不同，而此感覺由何而起？則因石欲向地墜，而掌抵之使不墜故也。夫石之向地墜，爲地球重力引石使然，故石之能使掌生此感覺者，其原在於地球重力。

又試加置一石於掌上，則掌之感覺較之於前，有易載、不易載之別。夫此卽流俗所謂「輕重之別」也。輕重之量名「重量」，而照以上所說，可擧要以言之曰：重量（後畧言「重」）者，地球重力及於物體分子之合力也。

二十二、質量

質量者，物體所含物質多少之量也。上節掌上加石時，其所增多者，僅爲物體之質量，質量增而掌卽覺其難載，是重隨質量而增也。故物體重者，其質量必多；物體輕者，其質量必少。擧鐵一立方寸較擧木一立方寸，甚覺其難，卽鐵之質量多、木之質量少也。

二十三、密度

上節木一立方寸質量少，鐵之一立方寸質量多，而容積同爲一立方寸，此其間必有疎密之別焉。物體之質量以物體之容積除之，名「物體之密度」。

二十四、CGS單位法

物理學所用之單位甚多，而皆出於時、路、質量三者。時，久暫之關係也；路，長短之關係也；質量，多寡之關係也。以一杪?爲時之單位、一纖米?爲路之單位、一葛蘭?爲質量之單位，名CGS法。

【注】
卽CGS單位制(Centimeter-Gram-Second system of units)。
? 杪，秒。
? 纖米，釐米。
? 葛蘭，克。

二十五、萬有引力之定例

二物體引力之大小，與二物體質量之相乘積相正比例，與其間之距離相反比例。

茲舉式以明之。試定二物體之質量爲M、m，兩物體之距離爲r，則引力與 $frac{Mm}{r^2}$ 相正比例是也。

然尋常二物體相近時，其質量不大者，作用亦微弱不顯，而地球質量約爲六、〇〇〇〇、〇〇〇〇、〇〇〇〇、〇〇〇〇、〇〇〇〇基葛蘭?，其質量甚大，吾人在地球上，亦易見地球引力之作用，物體之有重，其明証矣。然此力既與距離自乘相反比，故同一物體在山頂時之重必比在山麓時畧輕，以在山頂則相離較遠故也。此距離爲二體中心點相離之遠。地球之中心點，名「地心」，其至地面半徑已甚遠，故同一物體由地面擧高之，使不甚遠於地面，此力仍相等，所以在低山上之物體與在山下之重無異。

不論地球上何處，其下落物體皆向地而落，故可知地球重力之引物體，恆欲使物體垂直下向地心，所謂重力之作用垂直向下也。

【注】
卽萬有引力定律(Law of universal gravitation)。

? 基葛蘭，千克(kilogramme)。原書「六」字後有20個「〇」，四四一組，然地球質量實爲5.965×102?kg，疑付梓時漏脫一組。

三十一、速度及加速度

運動物體單位時內所可進之路，名曰「運動之速度」。等速運動之物體，三點鐘內共進二百七十丈，以一丈、一點鐘爲單位，則速度每點鐘九十丈，以一杪、一寸爲單位，則速度每杪二寸半。法以所費之時，除所行之路，卽得而時、路、速度三者之關係，可立式如下：

$S=Vt$ ， $t=frac{S}{V}$ ， $V=frac{S}{t}$

上三式中S爲路，V爲速度，t爲時。

變速運動之物體所費之時同所進之路不同，物體在路上，其速度時時變化，故求速度不能如等速運動之簡易，法可於路上甲處取極近之左右二點，測得物體行過此二點所費之時，以時除二點之距離，爲物體在甲處之速度。又若干時後，照法測得物體在乙處之速度，此兩速度之差，曰此若干時內之加速度。

物體之速度，初爲每杪六尺，至三杪後，爲每杪十八尺，則三杪之內，共增多速度十二尺。定第一杪內增多五尺，第二杪內增多三尺，第三杪內增多四尺，合之成十二尺，其所增者，每杪不等，名「不等加速度」。如第一、第二、第三杪內各增多四尺，則所增多者，每杪皆等，名「等加速度」。故求等加速度可取物體在二處速度之差，以其間所費之時除之卽得。試命等加速度爲α，前後二速度爲v、v，時爲t，則 $alpha =frac{left(v^prime-v ight)}{t}$ 是也。

三十二、運動第一法

牛頓研究力與運動之關係，立有三法，其第一法：

物體不受外力作用，則靜止者永靜止，運動者永運動，而速度之大小及方向永不變。

此法爲慣性之定義，故又名「慣性法」。

【注】
卽牛頓第一定律(Newtons First Law of Motion)。

三十三、運動量

物體之質量乘物體之速度，名「運動量」。凡量運動物體之慣性，必用運動量量之。

【注】

卽動量(Momentum)。

三十四、運動第二法

物體受力之作用後若何，不難想像而知，蓋其速度變大變小，而運動量必生有變化也。牛頓據此立第二法：

凡力加於物體，其變化之運動量，與力乘時之積相正比例，而與力之方向相關係，與物體之靜動不相關係。

上法又名「等加速度法」，何則？

試定物體之質量爲M，速度爲v，物體受f力t杪之末速度變爲v，則運動量之變化爲由Mv變Mv，而其差爲 $Mleft(v^prime-v ight)$ 。然物體每杪所受者，同此f力其作用，必每杪皆等，故每杪運動量之變化，必爲 $frac{left(v^prime-v ight)M}{t}$ ，照三十一節式 $frac{left(v^prime-v ight)}{t} =alpha$ ，卽每杪所加之速度皆等也，故名「等加速度法」。

又f力用於物體而其所生之變化，能使物體之運動量每杪差 $Mfrac{left(v^prime-v ight)}{t} =Malpha$ ，故又可知力之大小與質量乘加速度之積相正比例。

【注】
卽牛頓第二定律(Newtons Second Law of Motion-Force and Acceleration)。

三十六、運動第三法

用力推物體時，物體卽顯抵拒作用，牛頓本此關係立第三法：

甲物體與乙物體以力，則乙物體必還以力，所與之原力及所還之反力等量而反向。

照此法所說，甲與乙以力時，乙受力之作用，乙還甲以力時，甲亦受力之作用，而力相等，其作用亦必相等，故所生之二運動，其運動量亦必相等。

【注】
卽牛頓第三定律(Newtons Third Law of Motion-Force and Acceleration)。

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未完待續……