Newtons tredje lag: koncept, exempel och övningar

Newtons tredje lag, även kallad Action and Reaction, berättar om krafterna för interaktion mellan två organ.

När ett objekt A utövar en kraft på ett annat objekt B kommer detta andra objekt B att utöva en kraft med samma intensitet, samma riktning och motsatta riktning på objekt A.

Eftersom krafterna appliceras på olika kroppar balanserar de inte.

Exempel:

• När du skjuter ett skott drivs en skjutare bort från kulan av en skjutreaktionskraft.
• I en kollision mellan en bil och en lastbil får båda verkan av krafter av samma intensitet och motsatt riktning. Vi fann dock att verkan av dessa krafter vid deformation av fordon är annorlunda. Vanligtvis är bilen mycket mer "krossad" än lastbilen. Detta faktum uppstår på grund av skillnaden i fordonsstrukturen och inte på grund av skillnaden i intensiteten hos dessa krafter.
• Jorden utövar en attraktiv kraft på alla kroppar nära dess yta. Enligt Newtons tredje lag utövar kroppar också en attraktiv kraft på jorden. På grund av skillnaden i massa finner vi emellertid att förskjutningen som kropparna drabbas av är mycket större än den som drabbas av jorden.
• Rymdskepp använder principen om handling och reaktion för att röra sig. Vid utmatning av förbränningsgaser drivs de i motsatt riktning till utgångarna för dessa gaser.

Fartygen rör sig genom att mata ut förbränningsgaser

Tillämpning av Newtons tredje lag

Många situationer i studien av Dynamics presenterar interaktioner mellan två eller flera kroppar. För att beskriva dessa situationer tillämpar vi lagen om handling och reaktion.

Genom att agera i olika kroppar upphäver inte krafterna som är involverade i dessa interaktioner varandra.

Eftersom kraften är en vektormängd måste vi först vektoranalysera alla krafter som verkar på varje kropp som utgör systemet och markera åtgärds- och reaktionsparen.

Efter denna analys fastställde vi ekvationerna för varje inblandad kropp med tillämpning av Newtons 2: a lag.

Exempel:

Två block A och B, med en massa lika med 10 kg respektive 5 kg, stöds på en perfekt slät horisontell yta, som visas i figuren nedan. En konstant och horisontell intensitetskraft 30N verkar på block A. Bestämma:

a) accelerationen som förvärvats av systemet
b) intensiteten av den kraft som block A utövar på block B

Låt oss först identifiera de krafter som verkar på varje block. För att göra detta isolerade vi blocken och identifierade krafterna, som visas i figurerna nedan:

Varelse:

f_AB: kraftblock A utövar på block B
f_BA: kraftblock B utövar på block A
N: normal kraft, det vill säga kontaktkraften mellan blocket och ytan
P: styrka vikt

Blocken rör sig inte vertikalt, så nettokraften i denna riktning är lika med noll. Därför tar normal vikt och styrka ut varandra.

På horisontalen visar blocken rörelse. Så låt oss tillämpa Newtons andra lag (F_R = m. a) och skriv ekvationerna för varje block:

Block A:

F - f_BA = m_DE. De

Block B:

f_AB = m_B. De

När vi sätter samman dessa två ekvationer hittar vi systemekvationen:

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

Eftersom intensiteten av f_AB är lika med intensiteten av f_BAeftersom den ena är reaktionen på den andra kan vi förenkla ekvationen:

F = (m_DE + m_B). De

Ersätta givna värden:

30 = (10 + 5). De

Nu kan vi hitta värdet på den kraft som block A utövar på block B. Med hjälp av block B-ekvationen har vi:

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

Newtons tre lagar

fysikern och matematikern Isaac Newton (1643-1727) formulerade mekanikens grundläggande lagar, där han beskriver rörelserna och deras orsaker. De tre lagarna publicerades 1687, i verket "Mathematical Principles of Natural Philosophy".

Den tredje lagen, tillsammans med två andra lagar (1: a lagen och 2: a lagen), utgör grunden för klassisk mekanik.

Newtons första lag

DE Newtons första lag, även kallad tröghetslagen, säger att "en kropp i vila kommer att förbli i vila och en kropp i rörelse kommer att förbli i rörelse såvida den inte påverkas av en yttre kraft".

Sammanfattningsvis påpekar Newtons första lag att den vidtar en kraft för att ändra kroppens vila eller rörelse.

Läs också om Galileo Galilei.

Newtons andra lag

DE Newtons andra lag fastställer att accelerationen förvärvad av en kropp är direkt proportionell mot resultatet av de krafter som verkar på den.

Det uttrycks matematiskt av:

För att lära dig mer, läs även:

• Newtons lagar
• Allvar
• Fysikformler

Lösta övningar

1) UFRJ-1999

Block 1, på 4 kg, och block 2, på 1 kg, som visas i figuren, placeras intill varandra och stöds på en plan, horisontell yta. De accelereras med våld horisontellt, med en modul lika med 10 N, applicerad på block 1 och börjar glida på ytan med försumbar friktion.

a) Bestäm kraftens riktning och riktning F₁₂ utövas av block 1 på block 2 och beräknar dess modul.
b) Bestäm riktningen och riktningen för kraften F₂₁ utövas av block 2 på block 1 och beräknar dess modul.

Se Svar

a) Horisontell riktning, vänster till höger riktning, modul f₁₂ = 2 N.
b) Horisontell riktning, höger till vänster riktning, modul f₂₁ = 2 N.

2) UFMS-2003

Två block A och B placeras på ett plant, horisontellt och friktionsfritt bord enligt bilden nedan. En horisontell intensitet F appliceras på ett av blocken i två situationer (I och II). Eftersom massan av A är större än B, är det korrekt att säga att:

a) accelerationen för block A är mindre än för B i situation I.
b) accelerationen av blocken är större i situation II.
c) kontaktkraften mellan blocken är större i situation I.
d) accelerationen av blocken är densamma i båda situationerna.
e) Kontaktkraften mellan blocken är densamma i båda situationerna.

Se Svar

Alternativ d: Blockeringens acceleration är densamma i båda situationerna.