Newtonov tretji zakon: koncept, primeri in vaje

Tretji Newtonov zakon, imenovan tudi akcija in reakcija, povezuje sile interakcije med dvema telesoma.

Ko predmet A izvaja silo na drug objekt B, bo ta drugi objekt B na objekt A. deloval s silo enake jakosti, enake smeri in nasprotne smeri.

Ker sile delujejo na različna telesa, ta ne uravnotežijo.

Primeri:

• Ko strelja strel, ga strelna reakcijska sila odžene od krogle.
• Pri trku med avtomobilom in tovornjakom oba delujeta sila enake jakosti in v nasprotni smeri. Ugotovili pa smo, da je delovanje teh sil pri deformaciji vozil različno. Običajno je avto veliko bolj "zmečkan" kot tovornjak. Do tega prihaja zaradi razlike v strukturi vozil in ne zaradi razlike v jakosti teh sil.
• Zemlja izvaja privlačno silo na vsa telesa blizu svojega površja. Po Newtonovem tretjem zakonu telesa izvajajo privlačno silo tudi na Zemlji. Vendar pa zaradi razlike v masi ugotovimo, da so premiki, ki jih trpijo telesa, veliko večji kot tisti, ki jih je utrpela Zemlja.
• Vesoljske ladje za premikanje uporabljajo načelo delovanja in reakcije. Pri odvajanju zgorevalnih plinov jih poganjajo v nasprotni smeri od izhodov teh plinov.

Ladje se premikajo tako, da izpuščajo zgorevalne pline

Uporaba Newtonovega tretjega zakona

Mnogo situacij v študiji dinamike predstavlja interakcije med dvema ali več telesi. Za opis teh situacij uporabljamo zakon o ukrepanju in odzivanju.

Z delovanjem v različnih telesih se sile, ki sodelujejo pri teh interakcijah, ne izničijo.

Ker je sila vektorska količina, moramo najprej vektorsko analizirati vse sile, ki delujejo na vsako telo, ki sestavlja sistem, in označiti akcijski in reakcijski par.

Po tej analizi smo z uporabo Newtonovega drugega zakona določili enačbe za vsako vpleteno telo.

Primer:

Dva bloka A in B, katerih masi sta enaki 10 kg in 5 kg, sta podprta na popolnoma gladki vodoravni površini, kot prikazuje spodnja slika. Na blok A deluje konstantna in vodoravna sila intenzivnosti 30N. Določite:

a) pospešek, ki ga doseže sistem
b) jakost sile, ki jo blok A deluje na blok B

Najprej določimo sile, ki delujejo na vsak blok. Za to smo izolirali bloke in identificirali sile, kot je prikazano na spodnjih slikah:

Biti:

f_AB: sila bloka A deluje na blok B
f_BA: sila bloka B deluje na blok A
N: normalna sila, to je kontaktna sila med blokom in površino
P: moč teže

Bloki se ne premikajo navpično, zato je neto sila v tej smeri enaka nič. Zato se običajna teža in moč medsebojno izničita.

Na horizontali bloki prikazujejo gibanje. Torej uporabimo Newtonov 2. zakon (F_R = m. a) in zapiši enačbe za vsak blok:

Polje A:

F - f_BA = m_THE. The

Polje B:

f_AB = m_B. The

Če sestavimo ti dve enačbi, najdemo sistemsko enačbo:

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

Ker je intenzivnost f_AB enaka intenziteti f_BA, ker je ena reakcija na drugo, lahko poenostavimo enačbo:

F = (m_THE + m_B). The

Zamenjava danih vrednosti:

30 = (10 + 5). The

Zdaj lahko najdemo vrednost sile, ki jo blok A deluje na blok B. Z uporabo enačbe bloka B imamo:

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

Newtonovi trije zakoni

fizik in matematik Isaac Newton (1643-1727) je oblikoval osnovne zakone mehanike, kjer opisuje gibanja in njihove vzroke. Trije zakoni so bili objavljeni leta 1687 v delu "Matematični principi naravne filozofije".

Tretji zakon skupaj z dvema drugima zakonoma (1. in 2. zakon) tvori temelje klasične mehanike.

Newtonov prvi zakon

THE Newtonov prvi zakon, imenovan tudi zakon o vztrajnosti, pravi, da "telo v mirovanju bo ostalo v mirovanju in telo v gibanju bo ostalo v gibanju, razen če nanj vpliva zunanja sila".

Če povzamemo, Newtonov prvi zakon poudarja, da mora sila spremeniti stanje mirovanja ali gibanja telesa.

Preberite tudi o Galileo Galilei.

Newtonov drugi zakon

THE Newtonov drugi zakon ugotavlja, da je pospešek, ki ga doseže telo, neposredno sorazmeren z rezultatom sil, ki delujejo nanj.

Izraža se matematično z:

Če želite izvedeti več, preberite tudi:

• Newtonovi zakoni
• Gravitacija
• Formule fizike

Rešene vaje

1) UFRJ-1999

Blok 1, 4 kg, in blok 2, 1 kg, prikazan na sliki, sta nameščena in postavljena na ravno vodoravno površino. Pospešijo jih s silo vodoravno, z modulom 10 N, ki se nanese na blok 1 in začnejo drsiti po površini z zanemarljivim trenjem.

a) Določite smer in smer sile F₁₂ izvaja blok 1 na bloku 2 in izračuna njegov modul.
b) Določite smer in smer sile F₂₁ izvaja blok 2 na bloku 1 in izračuna njegov modul.

Glejte Odgovor

a) Vodoravna smer, smer levo proti desni, modul f₁₂ = 2 N
b) Vodoravna smer, smer desno proti levi, modul f₂₁ = 2 N

2) UFMS-2003

Dva bloka A in B sta postavljena na ravno, vodoravno in brez trenja mizo, kot je prikazano spodaj. V dveh situacijah (I in II) na enega od blokov deluje vodoravna sila intenzivnosti F. Ker je masa A večja od mase B, je pravilno trditi, da:

a) pospešek bloka A je manjši od pospeška B v situaciji I.
b) pospešek blokov je večji v situaciji II.
c) kontaktna sila med bloki je večja v situaciji I.
d) pospešek blokov je v obeh situacijah enak.
e) kontaktna sila med bloki je v obeh situacijah enaka.

Glejte Odgovor

Alternativa d: Pospešek blokov je v obeh situacijah enak.