Trečiasis Niutono dėsnis: samprata, pavyzdžiai ir pratimai

Trečiasis Niutono dėsnis, dar vadinamas veiksmu ir reakcija, sieja dviejų kūnų sąveikos jėgas.

Kai objektas A daro jėgą kitam objektui B, šis kitas objektas B objektui A turės tokio pat intensyvumo, tos pačios krypties ir priešingos krypties jėgą.

Jėgos pritaikomos skirtingiems kūnams, jos nesubalansuoja.

Pavyzdžiai:

• Šaudant šaulys šaudymo reakcijos pajėgomis yra atstumiamas nuo kulkos.
• Susidūrus automobiliui ir sunkvežimiui, abu gauna vienodo intensyvumo ir priešingos krypties jėgų veikimą. Tačiau mes nustatėme, kad šių jėgų poveikis transporto priemonių deformacijai yra skirtingas. Paprastai automobilis yra daug labiau „sutriuškintas“ nei sunkvežimis. Šis faktas įvyksta dėl transporto priemonių struktūros skirtumo, o ne dėl šių jėgų intensyvumo skirtumų.
• Žemė daro patrauklią jėgą visiems kūnams šalia jos paviršiaus. Pagal 3-ąjį Niutono dėsnį, kūnai Žemėje taip pat veikia patraukliai. Tačiau dėl masės skirtumo pastebime, kad kūnų patiriamas poslinkis yra daug didesnis nei tas, kurį patiria Žemė.
• Erdvėlaiviai judėdami naudoja veikimo ir reakcijos principą. Išmetant degimo dujas, jos varomos priešinga kryptimi nei šių dujų išėjimai.

Laivai juda išmetdami degimo dujas

3-ojo Niutono dėsnio taikymas

Daugelis dinamikos tyrimo situacijų rodo dviejų ar daugiau kūnų sąveiką. Norėdami apibūdinti šias situacijas, mes taikome veikimo ir reakcijos dėsnį.

Veikdamos skirtinguose kūnuose, šios sąveikos dalyvaujančios jėgos neatšaukia viena kitos.

Kadangi jėga yra vektorinis dydis, pirmiausia turime vektoriškai išanalizuoti visas jėgas, veikiančias kiekvieną kūną, kuris sudaro sistemą, žymėdamas veikimo ir reakcijos poras.

Atlikę šią analizę, mes nustatėme kiekvieno dalyvaujančio kūno lygtis, taikydami 2-ąjį Niutono dėsnį.

Pavyzdys:

Du blokai A ir B, kurių masė atitinkamai lygi 10 kg ir 5 kg, yra pritvirtinti ant visiškai lygaus horizontalaus paviršiaus, kaip parodyta toliau pateiktame paveikslėlyje. Pastovi ir horizontali 30N intensyvumo jėga veikia A bloką. Nustatyti:

a) sistemos įgytas pagreitis
b) jėgos, kurią A blokas daro B blokui, intensyvumas

Pirmiausia nustatykime kiekvieną bloką veikiančias jėgas. Norėdami tai padaryti, mes izoliavome blokus ir nustatėme jėgas, kaip parodyta toliau pateiktuose paveiksluose:

Esamas:

f_AB: jėgos blokas A veikia bloką B
f_BA: jėgos blokas B veikia bloką A
N: įprasta jėga, tai yra kontakto jėga tarp bloko ir paviršiaus
P: stiprumo svoris

Blokai nejuda vertikaliai, todėl grynoji jėga šia kryptimi lygi nuliui. Todėl normalus svoris ir jėga panaikina vienas kitą.

Horizontale blokai rodo judėjimą. Taigi taikykime 2-ąjį Niutono dėsnį (F_R = m. a) ir parašykite kiekvieno bloko lygtis:

A blokas:

F - f_BA = m. The

B langelis:

f_AB = m_B. The

Sudėjus šias dvi lygtis, randame sistemos lygtį:

F - f_BA+ f_AB= (m. a) + (m_B. )

Kaip f intensyvumas_AB lygus f intensyvumui_BA, kadangi viena yra reakcija į kitą, galime supaprastinti lygtį:

F = (m + m_B). The

Pateiktų verčių pakeitimas:

30 = (10 + 5). The

Dabar galime rasti jėgos, kurią A blokas veikia B bloke, vertę. Naudodami bloko B lygtį, turime:

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

Trys Niutono dėsniai

fizikas ir matematikas Izaokas Niutonas (1643-1727) suformulavo pagrindinius mechanikos dėsnius, kur aprašo judesius ir jų priežastis. Šie trys įstatymai buvo paskelbti 1687 m. Veikale „Gamtos filosofijos matematiniai principai“.

3-asis įstatymas kartu su dviem kitais įstatymais (1-asis ir 2-asis įstatymai) sudaro klasikinės mechanikos pagrindus.

Pirmasis Niutono dėsnis

Pirmasis Niutono dėsnis, dar vadinamas Inercijos įstatymu, teigiama, kad "ramybės būsenoje esantis kūnas liks ramybėje, o judantis kūnas liks judesyje, nebent tam įtakos turės išorinė jėga".

Apibendrinant galima pasakyti, kad pirmasis Niutono dėsnis nurodo, kad norint pakeisti kūno ramybės būseną ar judesį, reikia jėgos.

Taip pat skaitykite apie Galileo Galilei.

Antrasis Niutono dėsnis

2-asis Niutono dėsnis nustato, kad kūno įgytas pagreitis yra tiesiogiai proporcingas jį veikiančių jėgų rezultatui.

Matematiškai tai išreiškiama:

Norėdami sužinoti daugiau, skaitykite taip pat:

• Niutono dėsniai
• Gravitacija
• Fizikos formulės

Išspręsti pratimai

1) UFRJ-1999

1 blokas iš 4 kg ir 2 blokas iš 1 kg, parodytas paveiksle, yra sugretinti ir pritvirtinti ant lygaus, horizontalaus paviršiaus. Juos pagreitina jėga horizontalus, kurio modulis lygus 10 N, pritaikytas 1 blokui ir pradeda slinkti ant paviršiaus su nereikšminga trintimi.

a) Nustatykite jėgos F kryptį ir kryptį₁₂ 2 bloko 1 bloku ir apskaičiuokite jo modulį.
b) Nustatykite jėgos F kryptį ir kryptį₂₁ 1 bloko 2 bloku ir apskaičiuokite jo modulį.

Žr. Atsakymas

a) Horizontali kryptis iš kairės į dešinę, modulis f₁₂ = 2 N
b) Horizontali kryptis iš dešinės į kairę, modulis f₂₁ = 2 N

2) UFMS-2003

Du plokščiai A ir B dedami ant plokščio, horizontalaus ir be trinties stalo, kaip parodyta žemiau. Horizontali intensyvumo F jėga taikoma vienam iš blokų dviejose situacijose (I ir II). Kadangi A masė yra didesnė nei B, teisinga teigti, kad:

a) A bloko pagreitis yra mažesnis nei B atveju I situacija.
b) blokų pagreitis yra didesnis II situacijoje.
c) kontaktų jėga tarp blokų yra didesnė I situacijoje.
d) blokų pagreitis yra vienodas abiejose situacijose.
e) kontaktų jėga tarp blokų abiejose situacijose yra vienoda.

Žr. Atsakymas

D alternatyva: Blokų pagreitis yra vienodas abiejose situacijose.