Newton harmadik törvénye: fogalom, példák és gyakorlatok

Newton harmadik törvénye, akit cselekvésnek és reakciónak is neveznek, két test közötti kölcsönhatás erőit kapcsolja össze.

Amikor egy A tárgy erőt fejt ki egy másik B tárgyra, ez a másik B tárgy azonos intenzitású, azonos irányú és ellentétes irányú erőt fejt ki az A tárgyra.

Mivel az erőket különböző testekre alkalmazzák, nem egyensúlyoznak.

Példák:

• Lövés leadásakor a lövöldözőt egy lövőhadsereg tolja el a golyótól.
• Egy személygépkocsi és egy teherautó ütközésekor mindkettő azonos intenzitású és ellentétes irányú erők hatását kapja. Megállapítottuk azonban, hogy ezen erők hatása a járművek deformációjában eltérő. Általában az autó sokkal "összetört", mint a teherautó. Ez a tény a járművek szerkezetének különbsége miatt következik be, és nem ezen erők intenzitásának különbsége miatt.
• A Föld vonzó erőt fejt ki a felszínén lévő összes testre. Newton 3. törvénye szerint a testek vonzó erőt is kifejtenek a Földön. A tömegkülönbség miatt azonban azt tapasztaljuk, hogy a testek által elszenvedett elmozdulás sokkal jelentősebb, mint a Föld által elszenvedett elmozdulás.
• Az űrhajók a cselekvés és a reakció elvét használják a mozgáshoz. Az égési gázok kibocsátásakor ezeknek a gázoknak a kijárataival ellentétes irányban haladnak.

A hajók égési gázok kibocsátásával mozognak

Newton 3. törvényének alkalmazása

A dinamika tanulmányozása során számos helyzet kölcsönhatásokat mutat be két vagy több test között. E helyzetek leírására a cselekvés és a reakció törvényét alkalmazzuk.

Különböző testekben tevékenykedve az ezekben az interakciókban részt vevő erők nem törlik egymást.

Mivel az erő vektormennyiség, először vektorosan kell elemeznünk a rendszert alkotó minden testre ható összes erőt, megjelölve a cselekvési és reakciópárokat.

Ezen elemzés után Newton 2. törvényének alkalmazásával hoztuk létre az összes érintett test egyenleteit.

Példa:

Két A és B blokk, amelyeknek tömege 10 kg és 5 kg, tökéletesen sima vízszintes felületen vannak alátámasztva, amint az az alábbi ábrán látható. A 30N intenzitású állandó és vízszintes erő hat az A blokkra. Határozza meg:

a) a rendszer által elért gyorsulás
b) az A blokk által a B blokkon kifejtett erő intenzitása

Először azonosítsuk az egyes blokkokra ható erőket. Ehhez izoláltuk a blokkokat és azonosítottuk az erőket, az alábbi ábrák szerint:

Lény:

f_AB: az A erőblokk gyakorolja a B blokkot
f_BA: a B erőblokk gyakorolja az A blokkot
N: normál erő, vagyis a blokk és a felület közötti érintkezési erő
P: szilárdsági súly

A blokkok nem mozognak függőlegesen, ezért a nettó erő ebben az irányban nulla. Ezért a normál súly és az erő kioltja egymást.

A vízszintesen a tömbök mozgást mutatnak. Tehát alkalmazzuk Newton 2. törvényét (F_R = m. a) és írd meg az egyes blokkok egyenleteit:

A blokk:

F - f_BA = m_A. A

B blokk:

f_AB = m_B. A

E két egyenletet összerakva megtaláljuk a rendszeregyenletet:

F - f_BA+ f_AB= (m_A. a) + (m_B. A)

Mivel az f intenzitása_AB egyenlő f intenzitásával_BA, mivel az egyik reakció a másikra, egyszerűsíthetjük az egyenletet:

F = (m_A + m_B). A

A megadott értékek cseréje:

30 = (10 + 5). A

Megtalálhatjuk az A blokk által a B blokkon kifejtett erő értékét. A B blokk egyenlet felhasználásával:

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

Newton három törvénye

a fizikus és a matematikus Isaac Newton (1643-1727) megfogalmazta a mechanika alaptörvényeit, ahol leírja a mozgásokat és azok okait. A három törvény 1687-ben jelent meg a "Természettudományi filozófia matematikai alapelvei" című munkában.

A 3. törvény két másik törvénnyel (1. és 2. törvény) együtt alkotja a klasszikus mechanika alapjait.

Newton első törvénye

A Newton első törvénye, amelyet tehetetlenségi törvénynek is neveznek, kijelenti, hogy "a nyugalmi test nyugalmi állapotban marad, a mozgásban lévő test pedig mozgásban marad, hacsak külső erő nem befolyásolja".

Összefoglalva: Newton első törvénye rámutat, hogy egy erő hatására megváltozik a test nyugalmi állapota vagy mozgása.

Olvasson erről is Galileo Galilei.

Newton második törvénye

A Newton 2. törvénye megállapítja, hogy a test által elért gyorsulás egyenesen arányos a rá ható erők eredőjével.

Matematikailag fejezi ki:

Ha többet szeretne megtudni, olvassa el még:

• Newton törvényei
• Gravitáció
• Fizika képletek

Megoldott gyakorlatok

1) UFRJ-1999

Az 1. blokk 4 kg-os és a 2. blokk 1 kg-os, az ábrán látható módon sík, vízszintes felületen helyezkednek el. Erővel gyorsítják fel őket vízszintes, 10 N egyenlő modulussal, az 1. blokkra alkalmazva, és elhanyagolható súrlódással kezdenek csúszni a felületen.

a) Határozza meg az F erő irányát és irányát₁₂ gyakorolja az 1. blokk a 2. blokkon, és számítsa ki annak modulusát.
b) Határozza meg az F erő irányát és irányát₂₁ a 2. blokk az 1. blokkra gyakorolja, és kiszámítja annak modulusát.

Lásd: Válasz

a) Vízszintes irány, balról jobbra, f modul₁₂ = 2 N
b) Vízszintes irány, jobb-bal irány, f modul₂₁ = 2 N

2) UFMS-2003

Két A és B blokkot helyezünk egy lapos, vízszintes és súrlódásmentes asztalra az alábbiak szerint. Az F intenzitás vízszintes erejét két helyzetben (I és II) alkalmazzuk az egyik blokkra. Mivel A tömege nagyobb, mint B tömege, helyes kijelenteni, hogy:

a) az A blokk gyorsulása kisebb, mint az I. helyzetben lévő B blokk gyorsulása
b) a blokkok gyorsulása nagyobb a II. helyzetben.
c) a blokkok közötti érintkezési erő nagyobb az I. helyzetben
d) a blokkok gyorsulása mindkét helyzetben azonos.
e) a blokkok közötti érintkezési erő mindkét helyzetben azonos.

Lásd: Válasz

D alternatíva: A blokkok gyorsulása mindkét helyzetben azonos.