Newtons tredje lov: koncept, eksempler og øvelser

Newtons tredje lov, også kaldet handling og reaktion, vedrører interaktionskræfterne mellem to kroppe.

Når et objekt A udøver en kraft på et andet objekt B, vil dette andet objekt B udøve en kraft med samme intensitet, samme retning og modsatte retning på objekt A.

Da kræfter påføres forskellige kroppe, balancerer de ikke.

Eksempler:

• Når man skyder et skud, drives en skytte væk fra kuglen af ​​en skydereaktionsstyrke.
• I en kollision mellem en bil og en lastbil modtager begge kræfter af samme intensitet og modsat retning. Vi fandt imidlertid, at virkningen af ​​disse kræfter i deformation af køretøjer er forskellig. Normalt er bilen meget mere "knust" end lastbilen. Denne kendsgerning opstår på grund af forskellen i køretøjernes struktur og ikke på grund af forskellen i intensiteten af ​​disse kræfter.
• Jorden udøver en tiltrækkende kraft på alle kroppe nær dens overflade. Ifølge Newtons 3. lov udøver organer også en tiltrækkende kraft på Jorden. På grund af forskellen i masse finder vi imidlertid, at forskydningen, som organer lider, er meget mere betydelig end den, som Jorden har lidt.
• Rumskibe bruger princippet om handling og reaktion til at bevæge sig. Ved udstødning af forbrændingsgasser drives de i den modsatte retning fra disse gassers udgange.

Skibene bevæger sig ved at skubbe forbrændingsgasser ud

Anvendelse af Newtons 3. lov

Mange situationer i studiet af Dynamics præsenterer interaktioner mellem to eller flere kroppe. For at beskrive disse situationer anvender vi loven om handling og reaktion.

Ved at handle i forskellige kroppe udelukker ikke de kræfter, der er involveret i disse interaktioner, hinanden.

Da kraften er en vektorstørrelse, skal vi først analysere alle de kræfter, der virker på hver krop, der udgør systemet, vektorvist og markere handlings- og reaktionsparene.

Efter denne analyse etablerede vi ligningerne for hvert involveret organ under anvendelse af Newtons 2. lov.

Eksempel:

To blokke A og B, med henholdsvis masser lig med 10 kg og 5 kg, understøttes på en perfekt glat vandret overflade, som vist i nedenstående figur. En konstant og vandret intensitetskraft 30N virker på blok A. Bestemme:

a) accelerationen opnået af systemet
b) intensiteten af ​​den kraft, som blok A udøver på blok B

Lad os først identificere de kræfter, der virker på hver blok. For at gøre dette isolerede vi blokkene og identificerede kræfterne som vist i figurerne nedenfor:

Være:

f_AB: kraftblok A udøver på blok B
f_BA: kraftblok B udøver på blok A
N: normal kraft, det vil sige kontaktkraften mellem blokken og overfladen
P: styrkevægt

Blokkene bevæger sig ikke lodret, så nettokraften i denne retning er lig med nul. Derfor annullerer normal vægt og styrke hinanden.

På vandret viser blokkene bevægelse. Så lad os anvende Newtons 2. lov (F_R = m. a) og skriv ligningerne for hver blok:

Blok A:

F - f_BA = m_DET. Det

Blok B:

f_AB = m_B. Det

Ved at sætte disse to ligninger sammen finder vi systemligningen:

F - f_BA+ f_AB= (m_DET. a) + (m_B. Det)

Som intensiteten af ​​f_AB er lig med intensiteten af ​​f_BA, da den ene er reaktionen på den anden, kan vi forenkle ligningen:

F = (m_DET + m_B). Det

Udskiftning af de givne værdier:

30 = (10 + 5). Det

Nu kan vi finde værdien af ​​den kraft, som blok A udøver på blok B. Ved hjælp af blok B-ligningen har vi:

f_AB = m_B. Det
f_AB = 5. 2 = 10 N.

Newtons tre love

fysikeren og matematikeren Isaac Newton (1643-1727) formulerede mekanikens grundlæggende love, hvor han beskriver bevægelserne og deres årsager. De tre love blev offentliggjort i 1687 i værket "Mathematical Principles of Natural Philosophy".

Den 3. lov udgør sammen med to andre love (1. lov og 2. lov) grundlaget for klassisk mekanik.

Newtons første lov

DET Newtons første lov, også kaldet inertiloven, siger, at "et legeme i hvile forbliver i hvile, og et legeme i bevægelse forbliver i bevægelse, medmindre det er påvirket af en ekstern kraft".

Sammenfattende påpeger Newtons første lov, at det tager en krafts handling for at ændre et legems hvile eller bevægelse.

Læs også om Galileo Galilei.

Newtons anden lov

DET Newtons 2. lov fastslår, at accelerationen opnået af et legeme er direkte proportional med resultatet af de kræfter, der virker på det.

Det udtrykkes matematisk ved:

For at lære mere, læs også:

• Newtons love
• Tyngdekraft
• Fysikformler

Løst øvelser

1) UFRJ-1999

Blok 1 på 4 kg og blok 2 på 1 kg, vist i figuren, er anbragt side om side og understøttet på en plan, vandret overflade. De accelereres med magt vandret, med et modul svarende til 10 N, anvendt på blok 1, og de begynder at glide på overfladen med ubetydelig friktion.

a) Bestem retningen og retningen af ​​kraften F₁₂ udøves af blok 1 på blok 2 og beregner dens modul.
b) Bestem retningen og retningen af ​​kraften F₂₁ udøves af blok 2 på blok 1 og beregner dens modul.

Se svar

a) Vandret retning fra venstre mod højre, modul f₁₂ = 2 N
b) Vandret retning, højre mod venstre retning, modul f₂₁ = 2 N

2) UFMS-2003

To blokke A og B er placeret på et fladt, vandret og friktionsfrit bord som vist nedenfor. En vandret kraft med intensitet F påføres en af ​​blokke i to situationer (I og II). Da massen af ​​A er større end B, er det korrekt at sige, at:

a) accelerationen af ​​blok A er mindre end for B i situation I.
b) accelerationen af ​​blokke er større i situation II.
c) kontaktkraften mellem blokke er større i situation I.
d) accelerationen af ​​blokke er den samme i begge situationer.
e) kontaktkraften mellem blokke er den samme i begge situationer.

Se svar

Alternativ d: Accelerationen af ​​blokke er den samme i begge situationer.