Третий закон Ньютона: концепция, примеры и упражнения

Третий закон Ньютона, также называемый действием и противодействием, связывает силы взаимодействия между двумя телами.

Когда объект A оказывает силу на другой объект B, этот другой объект B будет оказывать силу той же интенсивности, того же направления и противоположного направления на объект A.

Поскольку силы прилагаются к разным телам, они не уравновешиваются.

Примеры:

• При произведении выстрела стрелок отталкивается от пули силой реакции выстрела.
• При столкновении легкового и грузового автомобиля на них обоих действует сила одинаковой интенсивности и противоположного направления. Однако мы обнаружили, что действие этих сил на деформацию транспортных средств различно. Обычно машина гораздо более «раздавлена», чем грузовик. Это происходит из-за разницы в конструкции транспортных средств, а не из-за разницы в силе этих сил.
• Земля оказывает притягивающую силу на все тела у своей поверхности. Согласно 3-му закону Ньютона, тела также обладают силой притяжения на Земле. Однако из-за разницы в массе мы обнаруживаем, что смещение, которое испытывают тела, намного больше, чем смещение, которое испытывает Земля.
• Космические корабли используют принцип действия и противодействия для движения. Выбрасывая дымовые газы, они движутся в направлении, противоположном выходам этих газов.

Корабли движутся, выбрасывая дымовые газы.

Применение 3-го закона Ньютона

Многие ситуации в изучении динамики представляют собой взаимодействия между двумя или более телами. Чтобы описать эти ситуации, мы применяем Закон Действия и Противодействия.

Действуя в разных телах, силы, участвующие в этих взаимодействиях, не компенсируют друг друга.

Поскольку сила является векторной величиной, мы должны сначала проанализировать все силы, действующие на каждое тело, составляющее систему, отмечая пары действие и противодействие.

После этого анализа мы установили уравнения для каждого вовлеченного тела, применяя 2-й закон Ньютона.

Пример:

Два блока A и B массой соответственно 10 кг и 5 кг опираются на идеально гладкую горизонтальную поверхность, как показано на рисунке ниже. На блок А действует постоянная горизонтальная сила силой 30 Н. Определять:

а) ускорение, приобретаемое системой
б) интенсивность силы, которую блок A оказывает на блок B

Во-первых, давайте определим силы, действующие на каждый блок. Для этого мы изолировали блоки и определили силы, как показано на рисунках ниже:

Существование:

ж_AB: принудительный блок A воздействует на блок B
ж_BA: принудительный блок B воздействует на блок A
N: нормальная сила, то есть сила контакта между блоком и поверхностью
P: вес прочности

Блоки не перемещаются вертикально, поэтому результирующая сила в этом направлении равна нулю. Следовательно, нормальный вес и сила компенсируют друг друга.

По горизонтали блоки показывают движение. Итак, давайте применим 2-й закон Ньютона (F_р = м. а) и напишите уравнения для каждого блока:

Блок А:

F - f_BA = м_THE. В

Блок Б:

ж_AB = м_B. В

Соединяя эти два уравнения вместе, мы находим системное уравнение:

F - f_BA+ f_AB= (м_THE. а) + (м_B. )

Поскольку интенсивность f_AB равна интенсивности f_BA, поскольку одно является реакцией на другое, мы можем упростить уравнение:

F = (м_THE + м_B). В

Замена приведенных значений:

30 = (10 + 5). В

Теперь мы можем найти значение силы, которое блок A оказывает на блок B. Используя уравнение блока B, мы имеем:

ж_AB = м_B. В
ж_AB = 5. 2 = 10 Н

Три закона Ньютона

физик и математик Исаак Ньютон (1643-1727) сформулировал основные законы механики, где описывает движения и их причины. Эти три закона были опубликованы в 1687 году в книге «Математические основы естественной философии».

Третий закон вместе с двумя другими законами (первый закон и второй закон) составляют основы классической механики.

Первый закон Ньютона

THE Первый закон Ньютона, также называемый законом инерции, гласит, что "тело в состоянии покоя будет оставаться в покое, а тело в движении будет оставаться в движении, если на него не действует внешняя сила".

Таким образом, Первый закон Ньютона указывает на то, что для изменения состояния покоя или движения тела требуется действие силы.

Также читайте о Галилео Галилей.

Второй закон Ньютона

THE 2-й закон Ньютона устанавливает, что ускорение, приобретаемое телом, прямо пропорционально равнодействующей сил, действующих на него.

Математически это выражается:

Чтобы узнать больше, прочтите также:

• Законы Ньютона
• Сила тяжести
• Физические формулы

Решенные упражнения

1) UFRJ-1999

Блок 1 весом 4 кг и блок 2 весом 1 кг, показанные на рисунке, расположены рядом и поддерживаются на плоской горизонтальной поверхности. Они ускоряются силой горизонтальные, с модулем упругости 10 Н, приложенные к блоку 1, и они начинают скользить по поверхности с незначительным трением.

а) Определите направление и направление силы F₁₂ выполняется блоком 1 на блоке 2 и вычисляет его модуль.
б) Определите направление и направление силы F₂₁ воздействует блоком 2 на блок 1 и вычисляет его модуль.

См. Ответ

а) Горизонтальное направление, слева направо, модуль f₁₂ = 2 Н
б) Горизонтальное направление, направление справа налево, модуль f₂₁ = 2 Н

2) УФМС-2003

Два блока A и B размещаются на плоском горизонтальном столе без трения, как показано ниже. Горизонтальная сила интенсивности F прикладывается к одному из блоков в двух ситуациях (I и II). Поскольку масса A больше массы B, правильно утверждать, что:

а) ускорение блока А меньше, чем у блока В в ситуации I.
б) ускорение блоков больше в ситуации II.
в) сила контакта между блоками больше в ситуации I.
г) ускорение блоков одинаково в обеих ситуациях.
д) сила контакта между блоками одинакова в обеих ситуациях.

См. Ответ

Альтернатива d: Ускорение блоков одинаково в обеих ситуациях.