Третият закон на Нютон: Понятие, примери и упражнения

Третият закон на Нютон, наричан още действие и реакция, свързва силите на взаимодействие между две тела.

Когато обект А упражнява сила върху друг обект Б, този друг обект Б ще упражнява сила със същата интензивност, същата посока и противоположна посока върху обект А.

Тъй като силите се прилагат към различни тела, те не балансират.

Примери:

• При изстрел стрелецът се изтласква от куршума от силата за реакция на стрелба.
• При сблъсък между автомобил и камион и двамата получават действието на сили с еднаква интензивност и противоположна посока. Установихме обаче, че действието на тези сили при деформацията на превозните средства е различно. Обикновено колата е много по-смачкана от камиона. Този факт възниква поради разликата в структурата на превозните средства, а не поради разликата в интензивността на тези сили.
• Земята упражнява привлекателна сила върху всички тела близо до повърхността си. Според третия закон на Нютон телата също упражняват привлекателна сила на Земята. Въпреки това, поради разликата в масата, ние откриваме, че преместването, претърпяно от тела, е много по-значително от това, което понася Земята.
• Космическите кораби използват принципа на действие и реакция за движение. При изхвърляне на горивни газове те се задвижват в посока, обратна на изходите на тези газове.

Корабите се движат чрез изхвърляне на газове от горенето

Приложение на третия закон на Нютон

Много ситуации при изучаването на динамиката представят взаимодействия между две или повече тела. За да опишем тези ситуации, ние прилагаме Закона за действие и реакция.

Действайки в различни тела, силите, участващи в тези взаимодействия, не се отменят взаимно.

Тъй като силата е векторна величина, първо трябва да анализираме векторно всички сили, действащи върху всяко тяло, което изгражда системата, като маркира двойките действие и реакция.

След този анализ установихме уравненията за всяко участващо тяло, прилагайки втория закон на Нютон.

Пример:

Два блока A и B, с маси, съответно равни на 10 kg и 5 kg, се поддържат на идеално гладка хоризонтална повърхност, както е показано на фигурата по-долу. Постоянна и хоризонтална сила от 30N интензивност действа върху блок А. Определи:

а) ускорението, получено от системата
б) интензивността на силата, която блок А упражнява върху блок Б

Първо, нека идентифицираме силите, действащи върху всеки блок. За целта изолирахме блоковете и идентифицирахме силите, както е показано на фигурите по-долу:

Същество:

е_AB: сила блок A упражнява върху блок B
е_BA: силовият блок B упражнява върху блок A
N: нормална сила, т.е. контактната сила между блока и повърхността
P: сила на тежестта

Блоковете не се движат вертикално, така че нетната сила в тази посока е нула. Следователно нормалното тегло и сила се отменят взаимно.

На хоризонталата блоковете показват движение. Така че нека приложим втория закон на Нютон (F_R = m. а) и напишете уравненията за всеки блок:

Блок А:

F - f_BA = m_НА. The

Блок Б:

е_AB = m_Б.. The

Събирайки тези две уравнения, намираме системното уравнение:

F - f_BA+ е_AB= (m_НА. а) + (m_Б.. The)

Тъй като интензивността на f_AB е равен на интензивността на f_BA, тъй като едното е реакцията на другото, можем да опростим уравнението:

F = (m_НА + m_Б.). The

Замяна на дадените стойности:

30 = (10 + 5). The

Сега можем да намерим стойността на силата, която блок A упражнява върху блок B. Използвайки уравнението на блок B, имаме:

е_AB = m_Б.. The
е_AB = 5. 2 = 10 N

Трите закона на Нютон

физикът и математикът Исак Нютон (1643-1727) формулира основните закони на механиката, където описва движенията и причините за тях. Трите закона са публикувани през 1687 г., в труда „Математически принципи на естествената философия“.

Третият закон, заедно с два други закона (1-ви закон и 2-ри закон) формират основите на класическата механика.

Първият закон на Нютон

НА Първият закон на Нютон, наричан още Закон за инерцията, гласи, че "тяло в покой ще остане в покой, а тялото в движение ще остане в движение, освен ако не е повлияно от външна сила".

В обобщение, Първият закон на Нютон посочва, че той предприема действието на сила, за да промени състоянието на покой или движение на тялото.

Прочетете и за Галилео Галилей.

Вторият закон на Нютон

НА Втори закон на Нютон установява, че ускорението, придобито от дадено тяло, е пряко пропорционално на резултанта от силите, действащи върху него.

Той се изразява математически чрез:

За да научите повече, прочетете също:

• Законите на Нютон
• Земно притегляне
• Формули по физика

Решени упражнения

1) UFRJ-1999

Блок 1 от 4 кг и блок 2 от 1 кг, показани на фигурата, са разположени в съседство и се поддържат върху равна, хоризонтална повърхност. Те се ускоряват със сила хоризонтални, с модул, равен на 10 N, приложени към блок 1 и те започват да се плъзгат по повърхността с незначително триене.

а) Определете посоката и посоката на сила F₁₂ упражнява се от блок 1 на блок 2 и се изчислява неговият модул.
б) Определете посоката и посоката на сила F₂₁ упражнява се от блок 2 на блок 1 и се изчислява неговият модул.

Вижте Отговор

а) Хоризонтална посока, посока отляво надясно, модул f₁₂ = 2 N
б) Хоризонтална посока, посока отдясно наляво, модул f₂₁ = 2 N

2) UFMS-2003

Два блока A и B са поставени на плоска, хоризонтална и без триене маса, както е показано по-долу. Хоризонтална сила на интензивност F се прилага към един от блоковете в две ситуации (I и II). Тъй като масата на A е по-голяма от тази на B, правилно е да се твърди, че:

а) ускорението на блок А е по-малко от това на В в ситуация I.
б) ускорението на блоковете е по-голямо в ситуация II.
в) контактната сила между блоковете е по-голяма в ситуация I.
г) ускорението на блоковете е еднакво и в двете ситуации.
д) контактната сила между блоковете е еднаква и в двете ситуации.

Вижте Отговор

Алтернатива d: Ускорението на блоковете е еднакво и в двете ситуации.