ニュートンの第3法則：概念、例、演習

ニュートンの第3法則は、作用と反作用とも呼ばれ、2つの物体間の相互作用の力に関連しています。

オブジェクトAが別のオブジェクトBに力を加えると、この別のオブジェクトBは、オブジェクトAに同じ強度、同じ方向、反対方向の力を加えます。

力は異なる物体に加えられるため、バランスが取れていません。

例：

• 発砲するとき、射手は発砲反力によって弾丸から離れて推進されます。
• 車とトラックの衝突では、両方が同じ強度で反対方向の力の作用を受けます。 しかし、車両の変形におけるこれらの力の作用は異なることがわかりました。 通常、車はトラックよりもはるかに「押しつぶされ」ています。 この事実は、これらの力の強さの違いではなく、車両の構造の違いが原因で発生します。
• 地球は、その表面近くのすべての物体に引力を及ぼします。 ニュートンの第3法則によれば、体も地球に引力を及ぼします。 しかし、質量の違いにより、物体が被る変位は地球が被る変位よりもはるかに大きいことがわかります。
• 宇宙船は、行動と反応の原理を使用して移動します。 燃焼ガスを排出するとき、それらはこれらのガスの出口から反対方向に駆動されます。

船は燃焼ガスを排出して移動します

ニュートンの第3法則の適用

ダイナミクスの研究における多くの状況は、2つ以上の物体間の相互作用を示します。 これらの状況を説明するために、行動と反作用の法則を適用します。

異なる体で作用することにより、これらの相互作用に関与する力は互いに打ち消し合うことはありません。

力はベクトル量であるため、最初に、システムを構成する各物体に作用するすべての力をベクトル分析し、作用と反作用のペアをマークする必要があります。

この分析の後、ニュートンの第2法則を適用して、関係する各ボディの方程式を確立しました。

例：

次の図に示すように、質量がそれぞれ10kgと5kgの2つのブロックAとBが、完全に滑らかな水平面で支えられています。 強度30Nの一定の水平力がブロックAに作用します。 決定：

a）システムによって取得された加速度
b）ブロックAがブロックBに及ぼす力の強さ

まず、各ブロックに作用する力を特定しましょう。 これを行うために、次の図に示すように、ブロックを分離し、力を特定しました。

であること：

f_AB：ブロックAがブロックBに及ぼす力
f_BA：ブロックBがブロックAに及ぼす力
N：法線力、つまりブロックと表面の間の接触力
P：筋力ウェイト

ブロックは垂直方向に移動しないため、この方向の正味の力はゼロに等しくなります。 したがって、通常の重量と強度は互いに打ち消し合います。

水平方向では、ブロックは動きを示しています。 それでは、ニュートンの第2法則（F_R = m。 a）そして各ブロックの方程式を書きます：

ブロックA：

F-f_BA = m_THE. ザ・

ブロックB：

f_AB = m_B. ザ・

これらの2つの方程式を組み合わせると、次のシステム方程式が見つかります。

F-f_BA+ f_AB=（m_THE. a）+（m_B. ）

fの強度として_AB fの強度に等しい_BA、一方が他方への反応であるため、方程式を単純化できます。

F =（m_THE + m_B). ザ・

指定された値を置き換える：

30 = (10 + 5). ザ・

これで、ブロックAがブロックBに及ぼす力の値を見つけることができます。 ブロックBの式を使用すると、次のようになります。

f_AB = m_B. ザ・
f_AB = 5. 2 = 10 N

ニュートンの3つの法則

物理学者および数学者 アイザック・ニュートン （1643-1727）力学の基本法則を策定し、そこで彼は動きとその原因を説明しました。 3つの法律は、1687年に「自然哲学の数学的原理」という作品で発表されました。

第3法則は、他の2つの法則（第1法則と第2法則）とともに、古典力学の基礎を形成します。

ニュートンの第一法則

THE ニュートンの第一法則は、慣性の法則とも呼ばれ、次のように述べています。外力の影響を受けない限り、静止している物体は静止したままであり、運動している物体は運動し続けます。".

要約すると、ニュートンの第1法則は、体の静止状態または運動を変化させるために力の作用をとることを指摘しています。

についても読む ガリレオ・ガリレイ.

ニュートンの第2法則

THE ニュートンの第2法則 物体によって取得される加速度が、物体に作用する力の合力に正比例することを確立します。

これは数学的に次のように表されます。

詳細については、以下もお読みください。

• ニュートンの法則
• 重力
• 物理式

解決された演習

1）UFRJ-1999

図に示す4kgのブロック1と1kgのブロック2は、平らな水平面に並べて支えられています。 それらは力によって加速されます 水平で、弾性率が10 Nに等しく、ブロック1に適用され、無視できる摩擦で表面上を滑り始めます。

a）力Fの方向と方向を決定します₁₂ ブロック2のブロック1によって実行され、その係数を計算します。
b）力Fの方向と方向を決定します₂₁ ブロック2によってブロック1に作用し、その弾性率を計算します。

回答を参照してください

a）水平方向、左から右方向、モジュールf₁₂ = 2 N
b）水平方向、右から左方向、モジュールf₂₁ = 2 N

2）UFMS-2003

以下に示すように、2つのブロックAとBが、平らで水平な摩擦のないテーブルに配置されます。 強度Fの水平力は、2つの状況（IおよびII）でブロックの1つに適用されます。 Aの質量はBの質量よりも大きいため、次のように述べるのが正しいです。

a）状況Iでは、ブロックAの加速度がBの加速度よりも小さい。
b）ブロックの加速度は状況IIの方が大きい。
c）ブロック間の接触力は状況Iの方が大きい。
d）ブロックの加速度は両方の状況で同じです。
e）ブロック間の接触力は両方の状況で同じです。

回答を参照してください

代替案d：ブロックの加速は両方の状況で同じです。