กฎข้อที่สามของนิวตัน: แนวคิด ตัวอย่าง และแบบฝึกหัด

กฎข้อที่สามของนิวตันหรือที่เรียกว่าการกระทำและปฏิกิริยาเกี่ยวข้องกับแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างสองร่าง

เมื่อวัตถุ A ออกแรงกระทำต่อวัตถุ B อีกวัตถุหนึ่ง วัตถุ B อีกชิ้นนี้จะออกแรงที่มีความเข้มเท่ากัน ทิศทางเดียวกัน และทิศทางตรงกันข้ามกับวัตถุ A

เนื่องจากแรงถูกนำไปใช้กับร่างกายที่แตกต่างกัน พวกมันจึงไม่สมดุล

ตัวอย่าง:

• เมื่อยิงกระสุน นักยิงปืนจะถูกผลักออกจากกระสุนด้วยแรงปฏิกิริยาการยิง
• ในการชนกันระหว่างรถยนต์กับรถบรรทุก ทั้งสองได้รับการกระทำของกองกำลังที่มีความเข้มข้นเท่ากันและทิศทางตรงกันข้าม อย่างไรก็ตาม เราพบว่าการกระทำของกองกำลังเหล่านี้ในการเสียรูปของยานพาหนะนั้นแตกต่างกัน โดยปกติแล้วรถจะ "พัง" มากกว่ารถบรรทุก ข้อเท็จจริงนี้เกิดขึ้นเนื่องจากความแตกต่างในโครงสร้างของยานพาหนะ และไม่ใช่เพราะความแตกต่างในความเข้มของแรงเหล่านี้
• โลกออกแรงดึงดูดไปยังวัตถุทั้งหมดที่อยู่ใกล้พื้นผิวของมัน ตามกฎข้อที่ 3 ของนิวตัน ร่างกายก็ออกแรงดึงดูดบนโลกเช่นกัน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความแตกต่างของมวล เราพบว่าการกระจัดที่ร่างกายได้รับนั้นมีความสำคัญมากกว่าที่โลกได้รับ
• ยานอวกาศใช้หลักการของการกระทำและปฏิกิริยาในการเคลื่อนที่ เมื่อขับก๊าซเผาไหม้ออก พวกมันจะถูกขับไปในทิศทางตรงกันข้ามจากทางออกของก๊าซเหล่านี้

เรือเคลื่อนที่โดยปล่อยก๊าซเผาไหม้ออก

การประยุกต์กฎข้อที่ 3 ของนิวตัน

หลายสถานการณ์ในการศึกษา Dynamics นำเสนอปฏิสัมพันธ์ระหว่างสองหน่วยงานขึ้นไป เพื่ออธิบายสถานการณ์เหล่านี้ เราใช้กฎแห่งการกระทำและปฏิกิริยา

โดยการกระทำในส่วนต่าง ๆ กองกำลังที่เกี่ยวข้องกับปฏิสัมพันธ์เหล่านี้จะไม่ยกเลิกซึ่งกันและกัน

เนื่องจากแรงเป็นปริมาณเวกเตอร์ ก่อนอื่นเราต้องวิเคราะห์แรงทั้งหมดที่กระทำต่อวัตถุแต่ละชิ้นที่ประกอบขึ้นเป็นระบบด้วยเวกเตอร์ โดยทำเครื่องหมายคู่การกระทำและปฏิกิริยา

หลังจากการวิเคราะห์นี้ เราได้สร้างสมการสำหรับแต่ละส่วนที่เกี่ยวข้อง โดยใช้กฎข้อที่ 2 ของนิวตัน

ตัวอย่าง:

บล็อก A และ B สองช่วงตึกที่มีมวลเท่ากับ 10 กก. และ 5 กก. ตามลำดับ ได้รับการสนับสนุนบนพื้นผิวแนวนอนที่เรียบอย่างสมบูรณ์แบบ ดังแสดงในรูปด้านล่าง แรงคงที่และแนวนอนของความเข้มข้น 30N กระทำต่อบล็อก A กำหนด:

ก) ความเร่งที่ระบบได้มา
b) ความเข้มของแรงที่บล็อก A กระทำต่อบล็อก B

อันดับแรก ให้ระบุแรงที่กระทำต่อแต่ละบล็อก ในการทำเช่นนี้ เราได้แยกบล็อกและระบุกองกำลัง ดังแสดงในรูปด้านล่าง:

เป็น:

ฉ_AB: แรงบล็อก A ออกแรงบนบล็อก B
ฉ_BA: แรงบล็อก B ออกแรงบนบล็อก A
N: แรงตั้งฉาก นั่นคือ แรงสัมผัสระหว่างบล็อกกับพื้นผิว
พี: แรง น้ำหนัก

บล็อกไม่เคลื่อนที่ในแนวตั้ง ดังนั้นแรงสุทธิในทิศทางนี้จึงเท่ากับศูนย์ ดังนั้นน้ำหนักและความแข็งแรงปกติจึงตัดกัน

ในแนวนอน บล็อกแสดงการเคลื่อนไหว ลองใช้กฎข้อที่ 2 ของนิวตัน (F_R = ม. ก) และเขียนสมการสำหรับแต่ละบล็อก:

บล็อก A:

F - f_BA = ม_THE.

บล็อก บี:

ฉ_AB = ม_บี.

เมื่อนำสมการทั้งสองนี้มารวมกัน เราจะพบสมการระบบ:

F - f_BA+ ฉ_AB= (ม_THE. ก) + (ม_บี. ก)

ตามความเข้มข้นของ f_AB เท่ากับความเข้มของ f_BAเนื่องจากอันหนึ่งเป็นปฏิกิริยาต่ออีกอันหนึ่ง เราจึงทำให้สมการง่ายขึ้นได้:

F = (ม_THE + ม_บี).

การแทนที่ค่าที่กำหนด:

30 = (10 + 5).

ตอนนี้ เราสามารถหาค่าของแรงที่บล็อก A กระทำต่อบล็อก B โดยใช้สมการบล็อก B เรามี:

ฉ_AB = ม_บี.
ฉ_AB = 5. 2 = 10 N

กฎสามข้อของนิวตัน

นักฟิสิกส์และนักคณิตศาสตร์ ไอแซกนิวตัน (1643-1727) กำหนดกฎพื้นฐานของกลศาสตร์ ซึ่งเขาอธิบายการเคลื่อนไหวและสาเหตุ กฎหมายทั้งสามฉบับได้รับการตีพิมพ์ในปี ค.ศ. 1687 ในงาน "หลักการทางคณิตศาสตร์ของปรัชญาธรรมชาติ"

กฎข้อที่ 3 ร่วมกับกฎอื่นๆ อีก 2 ฉบับ (กฎข้อที่ 1 และกฎข้อที่ 2) เป็นรากฐานของกลศาสตร์คลาสสิก

กฎข้อที่หนึ่งของนิวตัน

THE กฎข้อที่หนึ่งของนิวตันหรือเรียกอีกอย่างว่ากฎความเฉื่อยกล่าวว่า "ร่างกายที่อยู่นิ่งจะยังคงนิ่งและร่างกายที่เคลื่อนไหวจะยังคงเคลื่อนไหวเว้นแต่จะได้รับอิทธิพลจากแรงภายนอก".

โดยสรุป กฎข้อที่หนึ่งของนิวตันชี้ให้เห็นว่าต้องใช้แรงเพื่อเปลี่ยนสถานะการพักหรือการเคลื่อนไหวของร่างกาย

อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับ กาลิเลโอ กาลิเลอี.

กฎข้อที่สองของนิวตัน

THE กฎข้อที่ 2 ของนิวตัน กำหนดว่าความเร่งที่ร่างกายได้รับนั้นเป็นสัดส่วนโดยตรงกับผลลัพธ์ของแรงที่กระทำต่อมัน

มันถูกแสดงทางคณิตศาสตร์โดย:

หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติม ให้อ่านเพิ่มเติม:

• กฎของนิวตัน
• แรงโน้มถ่วง
• สูตรฟิสิกส์

แก้ไขแบบฝึกหัด

1) UFRJ-1999

บล็อก 1 ขนาด 4 กก. และบล็อก 2 ขนาด 1 กก. แสดงในรูป วางเคียงกันและรองรับบนพื้นผิวเรียบแนวนอน พวกมันถูกเร่งด้วยแรง แนวนอน โดยมีโมดูลัสเท่ากับ 10 นิวตัน นำไปใช้กับบล็อก 1 และเริ่มเลื่อนบนพื้นผิวโดยมีการเสียดสีเล็กน้อย

ก) กำหนดทิศทางและทิศทางของแรง F₁₂ ออกกำลังกายโดยบล็อก 1 ในบล็อก 2 และคำนวณโมดูลัส
b) กำหนดทิศทางและทิศทางของแรง F₂₁ กระทำโดยบล็อก 2 บนบล็อก 1 และคำนวณโมดูลัส

ดูคำตอบ

ก) ทิศทางแนวนอน ทิศทางจากซ้ายไปขวา โมดูล f₁₂ = 2 น
b) ทิศทางแนวนอน ทิศทางจากขวาไปซ้าย โมดูล f₂₁ = 2 น

2) UFMS-2003

สองช่วงตึก A และ B วางอยู่บนโต๊ะเรียบแนวนอนและไม่มีการเสียดสีดังที่แสดงด้านล่าง แรงแนวนอนของความเข้ม F ถูกนำไปใช้กับหนึ่งในบล็อกในสองสถานการณ์ (I และ II) เนื่องจากมวลของ A มากกว่ามวลของ B จึงกล่าวได้ถูกต้องว่า:

a) ความเร่งของบล็อก A นั้นน้อยกว่าของ B ในสถานการณ์ I
b) ความเร่งของบล็อกจะมากขึ้นในสถานการณ์ II
c) แรงสัมผัสระหว่างบล็อกจะมากกว่าในสถานการณ์ที่ I.
d) ความเร่งของบล็อกจะเท่ากันในทั้งสองสถานการณ์
จ) แรงสัมผัสระหว่างบล็อกจะเท่ากันในทั้งสองสถานการณ์

ดูคำตอบ

ทางเลือก d: ความเร่งของบล็อกจะเท่ากันในทั้งสองสถานการณ์