Ņūtona trešais likums: jēdziens, piemēri un vingrinājumi

Ņūtona trešais likums, ko sauc arī par darbību un reakciju, attiecas uz divu ķermeņu mijiedarbības spēkiem.

Kad objekts A iedarbina spēku uz citu objektu B, šis otrs objekts B iedarbojas uz objektu A ar tādu pašu intensitāti, tādu pašu virzienu un pretēju virzienu.

Tā kā spēki tiek pielietoti dažādiem ķermeņiem, tie nesabalansē.

Piemēri:

• Izšaujot šāvēju, šāvējs tiek raidīts prom no lodes ar šaušanas reakcijas spēku.
• Sadursmē starp automašīnu un kravas automašīnu abi saņem vienādas intensitātes un pretēja virziena spēku darbību. Tomēr mēs noskaidrojām, ka šo spēku darbība transportlīdzekļu deformācijā ir atšķirīga. Parasti automašīna ir daudz "sasmalcināta" nekā kravas automašīna. Šis fakts rodas transportlīdzekļu struktūras atšķirību dēļ, nevis šo spēku intensitātes atšķirības dēļ.
• Zeme izdara pievilcīgu spēku uz visiem ķermeņiem tās virsmas tuvumā. Saskaņā ar Ņūtona 3. likumu ķermeņi uz Zemes iedarbojas arī pievilcīgi. Tomēr masas atšķirības dēļ mēs atklājam, ka ķermeņa pārvietošanās ir daudz ievērojamāka nekā Zemes.
• Kosmosa kuģi pārvietojoties izmanto darbības un reakcijas principu. Izmetot degšanas gāzes, tās tiek virzītas pretējā virzienā nekā šo gāzu izejas.

Kuģi pārvietojas, izstumjot degšanas gāzes

Ņūtona 3. likuma piemērošana

Daudzas situācijas, pētot dinamiku, parāda mijiedarbību starp diviem vai vairākiem ķermeņiem. Lai aprakstītu šīs situācijas, mēs izmantojam rīcības un reakcijas likumu.

Darbojoties dažādos ķermeņos, spēki, kas iesaistīti šajās mijiedarbībās, neatceļ viens otru.

Tā kā spēks ir vektoru lielums, mums vispirms vektoriski jāanalizē visi spēki, kas iedarbojas uz katru ķermeni, kas veido sistēmu, atzīmējot darbības un reakcijas pārus.

Pēc šīs analīzes mēs izveidojām vienādojumus katrai iesaistītajai struktūrai, piemērojot Ņūtona 2. likumu.

Piemērs:

Divi bloki A un B, kuru masa ir attiecīgi 10 kg un 5 kg, tiek atbalstīti uz pilnīgi gludas horizontālas virsmas, kā parādīts zemāk redzamajā attēlā. Uz A bloku darbojas nemainīgs un horizontāls intensitātes 30N spēks. Nosakiet:

a) sistēmas iegūtais paātrinājums
b) spēka intensitāte, ko A bloks iedarbojas uz B bloku

Vispirms identificēsim spēkus, kas iedarbojas uz katru bloku. Lai to izdarītu, mēs izolējām blokus un identificējām spēkus, kā parādīts zemāk redzamajos attēlos:

Būt:

f_AB: spēka bloks A iedarbojas uz bloku B
f_ba: spēka bloks B iedarbojas uz bloku A
N: normāls spēks, tas ir, kontakta spēks starp bloku un virsmu
P: izturības svars

Bloki nekustas vertikāli, tāpēc tīrais spēks šajā virzienā ir vienāds ar nulli. Tāpēc normāls svars un spēks viens otru atceļ.

Horizontāli bloki parāda kustību. Tātad piemērosim Ņūtona 2. likumu (F_R = m. a) un uzrakstiet katra bloka vienādojumus:

A bloks:

F - f_ba = m. The

B bloks:

f_AB = m_B. The

Saliekot šos divus vienādojumus kopā, mēs atrodam sistēmas vienādojumu:

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

Tā kā intensitāte f_AB ir vienāda ar f intensitāti_ba, tā kā viena ir reakcija uz otru, mēs varam vienkāršot vienādojumu:

F = (m + m_B). The

Norādīto vērtību aizstāšana:

30 = (10 + 5). The

Tagad mēs varam atrast spēka vērtību, ko A bloks iedarbojas uz B bloku. Izmantojot B bloka vienādojumu, mums ir:

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

Ņūtona trīs likumi

fiziķis un matemātiķis Īzaks Ņūtons (1643-1727) formulēja mehānikas pamatlikumus, kur viņš apraksta kustības un to cēloņus. Trīs likumi tika publicēti 1687. gadā darbā "Dabas filozofijas matemātiskie principi".

3. likums kopā ar diviem citiem likumiem (1. likums un 2. likums) veido klasiskās mehānikas pamatus.

Ņūtona pirmais likums

Ņūtona pirmais likums, ko dēvē arī par inerces likumu, teikts, ka "ķermenis, kas atrodas miera stāvoklī, paliks miera stāvoklī, un kustīgais ķermenis paliks kustībā, ja vien to neietekmē ārējs spēks".

Apkopojot, Ņūtona pirmais likums norāda, ka, lai mainītu ķermeņa miera stāvokli vai kustību, ir jāveic spēka darbība.

Lasiet arī par Galileo Galilejs.

Ņūtona otrais likums

Ņūtona 2. likums konstatē, ka ķermeņa iegūtais paātrinājums ir tieši proporcionāls uz to iedarbojošos spēku rezultātam.

To matemātiski izsaka:

Lai uzzinātu vairāk, izlasiet arī:

• Ņūtona likumi
• Smagums
• Fizikas formulas

Atrisināti vingrinājumi

1) UFRJ-1999

1. bloks no 4 kg un 2. bloks ar 1 kg, kas parādīts attēlā, ir salikti un balstīti uz līdzenas, horizontālas virsmas. Tos paātrina ar spēku horizontāli ar moduli, kas vienāds ar 10 N, pieliekot 1. blokam, un tie sāk slīdēt pa virsmu ar nenozīmīgu berzi.

a) Nosakiet spēka F virzienu un virzienu₁₂ izmanto 2. bloka 1. bloks un aprēķina tā moduli.
b) Nosakiet spēka F virzienu un virzienu₂₁ 2. bloks izdara 1. blokā un aprēķina tā moduli.

Skatiet Atbilde

a) Horizontālais virziens, virzienā no kreisās uz labo, modulis f₁₂ = 2 N
b) Horizontālais virziens, virzienā no labās uz kreiso, f modulis₂₁ = 2 N

2) UFMS-2003

Divi bloki A un B ir novietoti uz līdzena, horizontāla un berzes galda, kā parādīts zemāk. F intensitātes horizontālais spēks tiek piemērots vienam no blokiem divās situācijās (I un II). Tā kā A masa ir lielāka nekā B masa, ir pareizi apgalvot, ka:

a) A bloka paātrinājums ir mazāks nekā B situācijā I.
b) bloku paātrinājums ir lielāks II situācijā.
c) saskares spēks starp blokiem ir lielāks I situācijā.
d) bloku paātrinājums abās situācijās ir vienāds.
e) kontakta spēks starp blokiem abās situācijās ir vienāds.

Skatiet Atbilde

D alternatīva: bloku paātrinājums abās situācijās ir vienāds.