Newtonov tretí zákon: koncept, príklady a cvičenia

Newtonov tretí zákon, tiež nazývaný Akcia a reakcia, spája sily interakcie medzi dvoma telami.

Keď objekt A vyvíja silu na iný objekt B, bude tento ďalší objekt B vyvíjať na objekt A silu rovnakej intenzity, rovnakého smeru a opačného smeru.

Pretože sily pôsobia na rôzne telesá, nevyvážia sa.

Príklady:

• Pri výstrele je strelec odrazený od guľky pomocou streleckej reakčnej sily.
• Pri zrážke osobného a nákladného vozidla dostávajú obidve sily rovnakej sily a opačného smeru. Zistili sme však, že pôsobenie týchto síl pri deformácii vozidiel je odlišné. Auto je zvyčajne oveľa „rozdrvené“ ako nákladné auto. Táto skutočnosť nastáva z dôvodu rozdielu v štruktúre vozidiel, a nie z dôvodu rozdielu v intenzite týchto síl.
• Zem vyvíja príťažlivú silu na všetky telesá v blízkosti svojho povrchu. Podľa 3. Newtonovho zákona pôsobia telesá na Zem tiež atraktívnou silou. Kvôli rozdielu v hmotnosti však zistíme, že posunutie telies je oveľa výraznejšie ako posunutie Zeme.
• Kozmické lode využívajú na pohyb princíp akcie a reakcie. Pri vypúšťaní spalín sú tieto poháňané v opačnom smere od východov z týchto plynov.

Lode sa pohybujú vyvrhovaním spaľovacích plynov

Uplatňovanie 3. Newtonovho zákona

Mnoho situácií pri štúdiu dynamiky predstavuje interakcie medzi dvoma alebo viacerými telami. Na popísanie týchto situácií použijeme Zákon akcie a reakcie.

Pôsobením v rôznych telách sa sily zapojené do týchto interakcií navzájom nevyrušujú.

Pretože sila je vektorová veličina, musíme najskôr vektorovo analyzovať všetky sily pôsobiace na každé teleso, ktoré tvorí systém, a označiť akčné a reakčné páry.

Po tejto analýze sme vytvorili rovnice pre každý zapojený orgán pomocou Newtonovho druhého zákona.

Príklad:

Dva bloky A a B s hmotnosťou 10 kg a 5 kg sú podopreté na dokonale hladkom vodorovnom povrchu, ako je to znázornené na obrázku nižšie. Na blok A pôsobí konštantná a horizontálna sila s intenzitou 30N. Určiť:

a) zrýchlenie získané systémom
b) intenzita sily, ktorú blok A vyvíja na blok B

Najskôr si určme sily pôsobiace na každý blok. Za týmto účelom sme izolovali bloky a identifikovali sily, ako je znázornené na obrázkoch nižšie:

Byť:

f_AB: silový blok A pôsobí na blok B
f_BA: silový blok B pôsobí na blok A
N: normálna sila, to znamená kontaktná sila medzi blokom a povrchom
P: silová váha

Bloky sa nepohybujú vertikálne, takže čistá sila v tomto smere je nulová. Normálna hmotnosť a sila sa preto navzájom rušia.

Na vodorovnej rovine bloky ukazujú pohyb. Aplikujme teda Newtonov 2. zákon (F_R = m. a) a napíšeme rovnice pre každý blok:

Blok A:

F - f_BA = m_THE. The

Blok B:

f_AB = m_B. The

Ak dáme tieto dve rovnice dohromady, nájdeme systémovú rovnicu:

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

Ako intenzita f_AB sa rovná intenzite f_BA, keďže jedna je reakciou na druhú, môžeme rovnicu zjednodušiť:

F = (m_THE + m_B). The

Nahradenie daných hodnôt:

30 = (10 + 5). The

Teraz môžeme nájsť hodnotu sily, ktorú blok A vyvíja na blok B. Pomocou rovnice bloku B máme:

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

Newtonove tri zákony

fyzik a matematik Isaac Newton (1643-1727) formuloval základné zákony mechaniky, kde popisuje pohyby a ich príčiny. Tieto tri zákony boli publikované v roku 1687 v diele „Matematické princípy prírodnej filozofie“.

Tretí zákon spolu s ďalšími dvoma zákonmi (1. zákon a 2. zákon) tvoria základy klasickej mechaniky.

Newtonov prvý zákon

THE Newtonov prvý zákon, nazývaný tiež zákon zotrvačnosti, uvádza, že „telo v pokoji zostane v pokoji a telo v pohybe zostane v pohybe, pokiaľ nie je ovplyvnené vonkajšou silou".

Stručne povedané, Newtonov prvý zákon poukazuje na to, že na zmenu stavu pokoja alebo pohybu tela je potrebné pôsobiť silou.

Prečítajte si tiež o Galileo Galilei.

Newtonov druhý zákon

THE Newtonov druhý zákon stanovuje, že zrýchlenie získané telesom je priamo úmerné výsledku síl pôsobiacich na neho.

Vyjadruje sa matematicky:

Ak sa chcete dozvedieť viac, prečítajte si tiež:

• Newtonove zákony
• Gravitácia
• Fyzikálne vzorce

Vyriešené cvičenia

1) UFRJ-1999

Blok 1 s hmotnosťou 4 kg a blok 2 s hmotnosťou 1 kg, znázornené na obrázku, sú postavené vedľa seba a podopreté o rovný vodorovný povrch. Sú akcelerované silou horizontálne, s modulom rovným 10 N, aplikované na blok 1 a začať kĺzať po povrchu so zanedbateľným trením.

a) Určte smer a smer sily F₁₂ vykonaná blokom 1 na bloku 2 a vypočítať jeho modul.
b) Určte smer a smer sily F₂₁ vykonaný blokom 2 na bloku 1 a vypočítať jeho modul.

Pozri odpoveď

a) Horizontálny smer, zľava doprava, modul f₁₂ = 2 N.
b) Horizontálny smer, smer sprava doľava, modul f₂₁ = 2 N.

2) UFMS-2003

Dva bloky A a B sú umiestnené na rovnom vodorovnom stole bez trenia, ako je znázornené nižšie. Horizontálna sila intenzity F pôsobí na jeden z blokov v dvoch situáciách (I a II). Pretože hmotnosť A je väčšia ako hmotnosť B, je správne tvrdiť, že:

a) zrýchlenie bloku A je menšie ako zrýchlenie B v situácii I.
b) zrýchlenie blokov je väčšie v situácii II.
c) kontaktná sila medzi blokmi je väčšia v situácii I.
d) zrýchlenie blokov je v oboch situáciách rovnaké.
e) kontaktná sila medzi blokmi je v oboch situáciách rovnaká.

Pozri odpoveď

Alternatíva d: Akcelerácia blokov je v oboch situáciách rovnaká.