Newtons tredje lov: konsept, eksempler og øvelser

Newtons tredje lov, også kalt handling og reaksjon, forteller om interaksjonskreftene mellom to kropper.

Når et objekt A utøver en kraft på et annet objekt B, vil dette andre objektet B utøve en kraft med samme intensitet, samme retning og motsatt retning på objekt A.

Ettersom krefter påføres forskjellige kropper, balanserer de ikke.

Eksempler:

• Når du skyter et skudd, drives en skytter bort fra kulen av en skytereaksjonskraft.
• I en kollisjon mellom en bil og en lastebil får begge krefter av samme intensitet og motsatt retning. Vi fant imidlertid at virkningen av disse kreftene i deformasjonen av kjøretøyer er forskjellig. Vanligvis er bilen mye mer "knust" enn lastebilen. Dette faktum oppstår på grunn av forskjellen i kjøretøyets struktur og ikke på grunn av forskjellen i intensiteten til disse kreftene.
• Jorden utøver en attraktiv kraft på alle legemer i nærheten av overflaten. I følge Newtons tredje lov utøver organer også en attraktiv kraft på jorden. På grunn av forskjellen i masse finner vi imidlertid at forskyvningen kroppene lider er mye mer betydelig enn den som er påført av Jorden.
• Romskip bruker prinsippet om handling og reaksjon for å bevege seg. Ved utkasting av forbrenningsgasser drives de i motsatt retning fra utgangene til disse gassene.

Skipene beveger seg ved å kaste ut forbrenningsgasser

Anvendelse av Newtons tredje lov

Mange situasjoner i studiet av Dynamics presenterer interaksjoner mellom to eller flere kropper. For å beskrive disse situasjonene bruker vi lov om handling og reaksjon.

Ved å handle i forskjellige kropper, avbryter ikke kreftene som er involvert i disse interaksjonene hverandre.

Siden kraften er en vektormengde, må vi først analysere vektorene alle kreftene som virker på hver kropp som utgjør systemet, og markere handlings- og reaksjonsparene.

Etter denne analysen etablerte vi ligningene for hvert involvert organ ved å anvende Newtons 2. lov.

Eksempel:

To blokker A og B, med henholdsvis masser lik 10 kg og 5 kg, støttes på en perfekt glatt horisontal overflate, som vist i figuren nedenfor. En konstant og horisontal intensitetskraft 30N virker på blokk A. Fastslå:

a) akselerasjonen anskaffet av systemet
b) intensiteten til kraften som blokk A utøver på blokk B

La oss først identifisere kreftene som virker på hver blokk. For å gjøre dette isolerte vi blokkene og identifiserte kreftene, som vist i figurene nedenfor:

Å være:

f_AB: kraftblokk A utøver på blokk B
f_BA: kraftblokk B utøver på blokk A
N: normal kraft, det vil si kontaktkraften mellom blokken og overflaten
P: styrkevekt

Blokkene beveger seg ikke vertikalt, så nettokraften i denne retningen er null. Derfor avbryter normal vekt og styrke hverandre.

På det horisontale viser blokkene bevegelse. Så la oss anvende Newtons 2. lov (F_R = m. a) og skriv ligningene for hver blokk:

Blokk A:

F - f_BA = m_DE. De

Blokk B:

f_AB = m_B. De

Når vi setter disse to ligningene sammen, finner vi systemligningen:

F - f_BA+ f_AB= (m_DE. a) + (m_B. De)

Som intensiteten til f_AB er lik intensiteten til f_BA, siden den ene er reaksjonen på den andre, kan vi forenkle ligningen:

F = (m_DE + m_B). De

Erstatte gitte verdier:

30 = (10 + 5). De

Nå kan vi finne verdien av kraften som blokk A utøver på blokk B. Ved hjelp av blokk B-ligningen har vi:

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

Newtons tre lover

fysikeren og matematikeren Isaac Newton (1643-1727) formulerte mekanikkens grunnleggende lover, der han beskriver bevegelsene og deres årsaker. De tre lovene ble publisert i 1687, i verket "Mathematical Principles of Natural Philosophy".

Den tredje loven, sammen med to andre lover (1. lov og 2. lov), danner grunnlaget for klassisk mekanikk.

Newtons første lov

DE Newtons første lov, også kalt treghetsloven, sier at "en kropp i ro vil forbli i ro og en kropp i bevegelse vil forbli i bevegelse med mindre den er påvirket av en ytre kraft".

Oppsummert påpeker Newtons første lov at det tar handling fra en styrke for å endre kroppens hvile eller bevegelse.

Les også om Galileo Galilei.

Newtons andre lov

DE Newtons 2. lov fastslår at akselerasjonen som er anskaffet av et legeme er direkte proporsjonal med resultatet av kreftene som virker på det.

Det uttrykkes matematisk av:

For å lære mer, les også:

• Newtons lover
• Tyngdekraft
• Fysikkformler

Løste øvelser

1) UFRJ-1999

Blokk 1, på 4 kg, og blokk 2, på 1 kg, vist på figuren, står side om side og støttes på en flat, horisontal overflate. De akselereres med makt vannrett, med en modul lik 10 N, påført blokk 1 og begynner å gli på overflaten med ubetydelig friksjon.

a) Bestem retningen og retningen til kraften F₁₂ utøves av blokk 1 på blokk 2 og beregner dens modul.
b) Bestem retningen og retningen til kraften F₂₁ utøves av blokk 2 på blokk 1 og beregner modulen.

Se Svar

a) Horisontal retning, venstre mot høyre retning, modul f₁₂ = 2 N
b) Horisontal retning, høyre mot venstre retning, modul f₂₁ = 2 N

2) UFMS-2003

To blokker A og B er plassert på et flatt, horisontalt og friksjonsfritt bord som vist nedenfor. En horisontal intensitetskraft F påføres en av blokkene i to situasjoner (I og II). Da massen av A er større enn B, er det riktig å si at:

a) akselerasjonen til blokk A er mindre enn B i situasjon I.
b) akselerasjonen av blokkene er større i situasjon II.
c) kontaktkraften mellom blokkene er større i situasjon I.
d) akselerasjonen av blokkene er den samme i begge situasjoner.
e) kontaktkraften mellom blokkene er den samme i begge situasjoner.

Se Svar

Alternativ d: Akselerasjonen av blokkene er den samme i begge situasjoner.