قانون نيوتن الثالث: المفهوم والأمثلة والتمارين

قانون نيوتن الثالث ، الذي يُطلق عليه أيضًا الفعل ورد الفعل ، يربط بين قوى التفاعل بين الهيئتين.

عندما يمارس كائن A قوة على جسم آخر B ، فإن هذا الجسم الآخر B سيؤثر بقوة بنفس الشدة ، ونفس الاتجاه والاتجاه المعاكس على الكائن A.

نظرًا لتطبيق القوى على أجسام مختلفة ، فإنها لا تتوازن.

أمثلة:

• عند إطلاق النار ، يتم دفع مطلق النار بعيدًا عن الرصاصة بواسطة قوة رد فعل النيران.
• في حالة الاصطدام بين سيارة وشاحنة ، يتلقى كلاهما تأثير قوى من نفس الشدة والاتجاه المعاكس. ومع ذلك ، وجدنا أن عمل هذه القوى في تشوه المركبات مختلف. عادة ما تكون السيارة "محطمة" أكثر من الشاحنة. تحدث هذه الحقيقة بسبب الاختلاف في هيكل المركبات وليس بسبب الاختلاف في شدة هذه القوى.
• تمارس الأرض قوة جاذبة على جميع الأجسام القريبة من سطحها. وفقًا لقانون نيوتن الثالث ، تمارس الأجسام أيضًا قوة جذب على الأرض. ومع ذلك ، نظرًا للاختلاف في الكتلة ، نجد أن الإزاحة التي تعاني منها الأجسام أكبر بكثير مما تعانيه الأرض.
• تستخدم سفن الفضاء مبدأ الفعل ورد الفعل للتحرك. عند إخراج غازات الاحتراق ، يتم دفعها في الاتجاه المعاكس من مخارج هذه الغازات.

تتحرك السفن بإخراج غازات الاحتراق

تطبيق قانون نيوتن الثالث

تقدم العديد من المواقف في دراسة الديناميكيات تفاعلات بين جسمين أو أكثر. لوصف هذه المواقف نطبق قانون العمل ورد الفعل.

من خلال العمل في أجسام مختلفة ، فإن القوى المشاركة في هذه التفاعلات لا تلغي بعضها البعض.

نظرًا لأن القوة عبارة عن كمية متجهية ، يجب علينا أولاً تحليل جميع القوى المؤثرة على كل جسم يتكون النظام بشكل متجه ، وتحديد أزواج الفعل ورد الفعل.

بعد هذا التحليل ، أنشأنا المعادلات لكل هيئة معنية ، بتطبيق قانون نيوتن الثاني.

مثال:

كتلتان A و B ، كتلتهما 10 كجم و 5 كجم على التوالي ، يتم دعمهما على سطح أفقي أملس تمامًا ، كما هو موضح في الشكل أدناه. تعمل قوة شدة ثابتة وأفقية 30 نيوتن على الكتلة أ. تحديد:

أ) التسارع الذي يكتسبه النظام
ب) شدة القوة التي تمارسها الكتلة أ على الكتلة ب

أولًا ، دعنا نحدد القوى المؤثرة على كل كتلة. للقيام بذلك ، قمنا بعزل الكتل وتحديد القوى ، كما هو موضح في الأشكال أدناه:

يجرى:

F_AB: قوة الكتلة أ تمارس على الكتلة ب
F_{بكالوريوس}: قوة الكتلة B تمارس على الكتلة A
N: القوة الطبيعية ، أي قوة التلامس بين الكتلة والسطح
P: قوة الوزن

لا تتحرك الكتل عموديًا ، لذا فإن القوة الكلية في هذا الاتجاه تساوي صفرًا. لذلك ، الوزن الطبيعي والقوة تلغي بعضهما البعض.

على المستوى الأفقي ، تظهر الكتل الحركة. لذلك دعونا نطبق قانون نيوتن الثاني (F._ر = م. أ) واكتب المعادلات لكل كتلة:

بلوك أ:

و - و_{بكالوريوس} = م_ال. ال

الكتلة ب:

F_AB = م_ب. ال

بتجميع هاتين المعادلتين معًا ، نجد معادلة النظام:

و - و_{بكالوريوس}+ و_AB= (م_ال. أ) + (م_ب. ال)

حسب شدة f_AB يساوي شدة f_{بكالوريوس}بما أن أحدهما هو رد الفعل على الآخر ، فيمكننا تبسيط المعادلة:

F = (م_ال + م_ب). ال

استبدال القيم المعطاة:

30 = (10 + 5). ال

الآن ، يمكننا إيجاد قيمة القوة التي تمارسها الكتلة A على الكتلة B. باستخدام معادلة الكتلة B ، لدينا:

F_AB = م_ب. ال
F_AB = 5. 2 = 10 نيوتن

قوانين نيوتن الثلاثة

الفيزيائي وعالم الرياضيات إسحاق نيوتن (1643-1727) صاغ القوانين الأساسية للميكانيكا ، حيث وصف الحركات وأسبابها. نُشرت القوانين الثلاثة عام 1687 ، في عمل "المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية".

يشكل القانون الثالث مع قانونين آخرين (القانون الأول والقانون الثاني) أسس الميكانيكا الكلاسيكية.

قانون نيوتن الأول

ال قانون نيوتن الأول، ويسمى أيضًا قانون القصور الذاتي ، ينص على أن "سيبقى الجسم في حالة راحة وسيظل الجسم في حالة حركة ما لم يتأثر بقوة خارجية".

باختصار ، يشير قانون نيوتن الأول إلى أن الأمر يتطلب عمل القوة لتغيير حالة السكون أو الحركة للجسم.

اقرأ أيضًا عن جاليليو جاليلي.

قانون نيوتن الثاني

ال قانون نيوتن الثاني يثبت أن التسارع الذي يكتسبه الجسم يتناسب طرديًا مع ناتج القوى المؤثرة عليه.

يتم التعبير عنها رياضيا من خلال:

لمعرفة المزيد ، اقرأ أيضًا:

• قوانين نيوتن
• الجاذبية
• الصيغ الفيزيائية

تمارين محلولة

1) UFRJ-1999

يتم وضع المربع 1 ، من 4 كجم ، والمربع 2 ، من 1 كجم ، كما هو موضح في الشكل ، جنبًا إلى جنب ودعمه على سطح أفقي مسطح. يتم تسريعها بالقوة أفقيًا ، بمعامل يساوي 10 N ، مطبق على الكتلة 1 ويبدأون في الانزلاق على السطح مع احتكاك ضئيل.

أ) تحديد اتجاه واتجاه القوة₁₂ تمارس بواسطة الكتلة 1 في الكتلة 2 وتحسب معاملها.
ب) تحديد اتجاه واتجاه القوة₂₁ تمارس بواسطة الكتلة 2 في الكتلة 1 وتحسب معاملها.

انظر للاجابة

أ) الاتجاه الأفقي ، من اليسار إلى الاتجاه الصحيح ، الوحدة و₁₂ = 2 نيوتن
ب) الاتجاه الأفقي ، الاتجاه من اليمين إلى اليسار ، الوحدة النمطية و₂₁ = 2 نيوتن

2) UFMS-2003

يتم وضع كتلتين A و B على طاولة مسطحة وأفقية وخالية من الاحتكاك كما هو موضح أدناه. يتم تطبيق قوة أفقية من الشدة F على إحدى الكتل في حالتين (الأولى والثانية). نظرًا لأن كتلة A أكبر من كتلة B ، فمن الصحيح القول:

أ) تسارع الكتلة A أصغر من تسارع B في الحالة I.
ب) يكون تسريع الكتل أكبر في الحالة الثانية.
ج) تكون قوة الاتصال بين الكتل أكبر في الحالة الأولى.
د) تسارع الكتل هو نفسه في كلتا الحالتين.
ه) قوة الاتصال بين الكتل هي نفسها في كلتا الحالتين.

انظر للاجابة

البديل د: تسارع الكتل هو نفسه في كلتا الحالتين.