DYNAMICS · FORCE AND WORK

动力学:力与功

从动量的过程导数展开力的方向性响应,保留纵横加速、低速极限与圆周运动的统一标定。

依据最终书稿 · 第二章

理论理论 · 框架内推导数学复核数学复核 · 条件性推导 · 正式复核中证据证据 · 尚待检验Canonical是状态、复核与来源

01前提与参考参数 · Starting Assumptions

A1 · Assumption

固定内部状态的联合体系

沿用惯性与动量的核心与伴随场构造,m0m_0 固定,背景均匀,无净辐射损失。tt 是第二章的共同参考计数参数。

A2 · Assumption

力与功的定义

用整体动量对参考参数的变化率定义力;机械功增量取 dW=F⋅dxdW=\mathbf F\cdot d\mathbf x,其中 dx=v dtd\mathbf x=\mathbf v\,dt。路径、速度、力和计数必须使用同一标定。

ASD-WEB-DYN-009
F=dpdt\mathbf F=\frac{\mathrm d\mathbf p}{\mathrm dt}

定义关系
均匀背景、内部状态固定、无净辐射损失的核心与伴随场联合体系。
书稿来源:最终合订稿 · 第二章 §三.3 (2.15) · ASD-BOOK-ddbade997b45

在这些条件下 dW=v⋅dpdW=\mathbf v\cdot d\mathbf p。若允许内激发、辐射或背景变化,还须记录其动量通量和能量交换,不能只保留固定 m0m_0 的平动项。

02对整体动量求导 · Momentum Derivative

从 p=m0γv\mathbf p=m_0\gamma\mathbf v 按乘积法则得到:

ASD-WEB-DYN-010
F=m0(γa+γ˙v),a=dvdt\mathbf F=m_0(\gamma\mathbf a+\dot\gamma\mathbf v),\qquad\mathbf a=\frac{\mathrm d\mathbf v}{\mathrm dt}

数学结果
m₀ 固定时的乘积求导。
书稿来源:最终合订稿 · 第二章 §三.3 (2.16) · ASD-BOOK-ddbade997b45

对 γ=(1−v⋅v/c2)−1/2\gamma=(1-\mathbf v\cdot\mathbf v/c^2)^{-1/2} 作链式求导:

dγdt=12(1−v2c2)−3/22v⋅ac2.\frac{d\gamma}{dt} =\frac12\left(1-\frac{v^2}{c^2}\right)^{-3/2} \frac{2\mathbf v\cdot\mathbf a}{c^2}.
ASD-WEB-DYN-011
γ˙=γ3v⋅ac2\dot\gamma=\gamma^3\frac{\mathbf v\cdot\mathbf a}{c^2}

数学结果
对 γ(v) 作链式求导,不引入独立的时间流速因子。
书稿来源:最终合订稿 · 第二章 §三.3 (2.17) · ASD-BOOK-ddbade997b45

此处求的是尺度因子随运动过程的导数,没有把“时间膨胀”作为乘积法则之外的输入。

03方向性响应 · Directional Response

将 γ˙\dot\gamma 代入力式:

ASD-WEB-DYN-012
F=m0[γI+γ3c2vvT]a=m0γ3a∥+m0γa⊥.\begin{aligned}\mathbf F&=m_0\left[\gamma\mathbf I+\frac{\gamma^3}{c^2}\mathbf v\mathbf v^{\mathsf T}\right]\mathbf a\\&=m_0\gamma^3\mathbf a_\parallel+m_0\gamma\mathbf a_\perp.\end{aligned}

数学结果
沿速度与垂直速度方向分解加速度;不是两种不同的静止质量。
书稿来源:最终合订稿 · 第二章 §三.3 (2.18) · ASD-BOOK-ddbade997b45

令 a=a∥+a⊥\mathbf a=\mathbf a_\parallel+\mathbf a_\perp,其中 v⋅a⊥=0\mathbf v\cdot\mathbf a_\perp=0。沿速度方向,系数为

γ+γ3v2c2=γ(1+γ2β2)=γ3;\gamma+\gamma^3\frac{v^2}{c^2} =\gamma(1+\gamma^2\beta^2)=\gamma^3;

垂直方向只剩 γ\gamma。因而两个响应系数来自同一个动量对速度的导数,而不是两种不同的静止质量。在 v=0v=0 时,方向分解可任取,整体响应连续成为 m0am_0\mathbf a。

将总外力换算为加速度

响应张量沿纵向和横向的本征值分别是 m0γ3m_0\gamma^3 与 m0γm_0\gamma。在 m0>0m_0>0、v<cv<c 时两者均为正,因此无需低速截断就可以求逆:

ASD-WEB-DYN-025
a=1m0γ[F−(v⋅F)vc2]=F∥m0γ3+F⊥m0γ\mathbf a=\frac1{m_0\gamma}\left[\mathbf F-\frac{(\mathbf v\cdot\mathbf F)\mathbf v}{c^2}\right]=\frac{\mathbf F_\parallel}{m_0\gamma^3}+\frac{\mathbf F_\perp}{m_0\gamma}

数学结果
固定内部态、均匀背景、无净辐射的核心—伴随场整体;0≤v<c。
书稿来源:最终合订稿 · 第二章 §三.3 (2.20) · ASD-BOOK-ddbade997b45

这就是最终书稿式(2.20)。式(2.18)从指定加速度求所需外力,逆式则从指定总外力求运动响应;静止极限连续给出 a=F/m0\mathbf a=\mathbf F/m_0。下面保留的牛顿极限是式(2.18)的网页检查,不再冒用最终式(2.20)的原书编号。

04纵向、横向与圆周运动 · Special Cases

ASD-WEB-DYN-013
F∥=m0γ3a∥\mathbf F_\parallel=m_0\gamma^3\mathbf a_\parallel

数学结果
改变速率时同时改变 γ。
书稿来源:最终合订稿 · 第二章 §三.3 (2.19) · ASD-BOOK-ddbade997b45

ASD-WEB-DYN-014
F=m0a+O ⁣(m0∣a∣v2c2)\mathbf F=m_0\mathbf a+O\!\left(\frac{m_0|\mathbf a|v^2}{c^2}\right)

数学结果
式(2.18)在 v/c≪1 时的网页展开。最终书稿式(2.20)是逆力响应,另见 ASD-WEB-DYN-025。
书稿来源:最终合订稿 · 第二章 §三.3 (2.18)的网页低速展开;不是最终式(2.20) · ASD-BOOK-ddbade997b45

ASD-WEB-DYN-015
F⊥=m0γa⊥\mathbf F_\perp=m_0\gamma\mathbf a_\perp

数学结果
瞬时 v·a=0 时,γ 的时间导数为零。
书稿来源:最终合订稿 · 第二章 §三.3 (2.21) · ASD-BOOK-ddbade997b45

对同一局部标定下的匀速圆周运动,a⊥=v2/Ra_\perp=v^2/R,故

ASD-WEB-DYN-016
F=m0γv2RF=\frac{m_0\gamma v^2}{R}

数学结果
v 与 R 使用同一局部长度和计数标定;不得再无条件代入 R′=γR。
书稿来源:最终合订稿 · 第二章 §三.3 (2.21)后未编号关系 · ASD-BOOK-ddbade997b45

这里 vv 与 RR 都使用同一局部长度和计数基准。γ\gamma 已进入动量,不能再无条件将 RR 替成 γR\gamma R 而重复计算尺度效应。若要比较另一套长度实现,必须先给出独立的测量映射。这是第二章在式(2.21)之后特别保留的说明。

05功与动能的接口 · Work and Energy

dW=F⋅dx=dpdt⋅v dt=v⋅dp.dW=\mathbf F\cdot d\mathbf x =\frac{d\mathbf p}{dt}\cdot\mathbf v\,dt =\mathbf v\cdot d\mathbf p.

当只改变速度大小时,dp/dv=m0γ3dp/dv=m_0\gamma^3,于是动能从静止态积到 vv。即使运动方向改变,与速度垂直的动量变化也不贡献这个点积。

完整积分和总能量的归一化见能量与作用量。本页不将功积分的能量差直接当成已经决定了静止能量。

06物理意义与适用范围 · Interpretation and Validity

ASD 将不同方向的力响应归于运动空间结构的方向性重构:纵向加速改变速率及平均增益,横向加速改变运动方向。匀速圆周运动的瞬时力垂直于速度,在本模型中不改变动能;若带电结构实际辐射,辐射项需另外纳入。

公式在固定质量、均匀背景、可微速度且 v<cv<c 的范围内使用。外部引力场、材料应力或多体过程不因自由运动表达式同形而自动获得完整动力学。

07一致性检查与来源 · Checks and Sources

量纲为质量乘加速度;β→0\beta\to0 时恢复牛顿关系;v⋅a=0\mathbf v\cdot\mathbf a=0 时 γ˙=0\dot\gamma=0;F⋅v\mathbf F\cdot\mathbf v 与动能公式的过程导数相等。数学同形与解释差别见实验关系。

本页保留式(2.15)—(2.21)及圆周运动的未编号关系;中间求导只展开书稿已采用的代数,不添加洛伦兹变换作为前提。

本页目录
STATUS & REVIEW
理论状态理论 · 框架内推导DERIVED
数学复核数学复核 · 条件性推导 · 正式复核中CONDITIONAL
总体证据状态证据 · 尚待检验UNTESTED
Canonical ASD是 · 正式理论基线序章 · 第一、二章
Mathematical Review Note

动量结论使用惯性构成闭合;总能量另采用 E₀ = m₀c² 归一化。两项输入均明确保留,需由微观理论完成匹配。

查看正式复核项
实际采用来源、条件与旧版关系

§三.3—4 (2.15)—(2.23)

核—伴随场惯性构成、动量积分、逆力响应与能量;已正确推导保留

本页采用范围的必要条件

  • 均匀背景、固定内部态、0≤v<c、无净辐射
  • LVE方向律与惯性角权重为不同输入
  • m₀=C_m m_def,采用C_m=1及普适质量归一化

尚待处理的具体来源问题

  • 微观核心剖面、惯性权重与四类质量匹配仍需同一结构解

原文定位: p0637 · p0643 · p0647 · p0649 · p0650 · p0658 · p0936

书稿 SHA-256: ddbade997b45913248e588953b1d27ccb9c7c206c3c8d992d3aef2364a64836e

下载来源身份清单

清单用于核对来源身份,不是完整书稿。采用该来源不提高证据等级,也不新增转载许可。

保留为历史的原来源

FND-3dde8d8e081d · 第二章 §三,式(2.15)—(2.21)及相邻未编号关系,PDF 第 8–9 页

PREF-125df9543371 · 序章.pdf
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CH1-46d43c8c39bf · 第一章(2).pdf
46d43c8c39bfd47f06ad699a6780e1142adc14bdd3520e2d5603d37a696cd9e9

CH2-f9598318d123 · 第二章-ASD理论-修订书稿 (2).pdf
f9598318d123c1f85a7d720af9cecbed8392e0b399910e3f9bfb675d49494709

RELATIONSHIP INDEX

在框架中,找到本页的位置。

这里索引物理输入与研究关系;每一条数学推导的完成状态仍以正文为准。

RESEARCH LEDGER

与本页相关的版本记录

SOURCE & SCOPE

第二章 · §三.3—4 (2.15)—(2.23)

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CITATION & SOURCE FILE

ASD: 动力学:力与功. ASD-DOC-THEORY-DYNAMICS-FORCE-AND-WORK. Version 1.0.0; 2026-10-24. https://asd-physics.org/theory/dynamics/force-and-work. §三.3—4 (2.15)—(2.23). Source ASD-BOOK-ddbade997b45.

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