Третій закон Ньютона: Поняття, приклади та вправи

Третій закон Ньютона, який також називають Дією та Реакцією, пов’язує сили взаємодії двох тіл.

Коли об'єкт A чинить силу на інший об'єкт B, цей інший об'єкт B буде чинити силу однакової інтенсивності, однакового напрямку та протилежного напрямку на об'єкт A.

Оскільки сили прикладаються до різних тіл, вони не врівноважуються.

Приклади:

• Під час пострілу стрілець відштовхується від кулі силою реакції стрільби.
• Під час зіткнення автомобіля та вантажівки обидва отримують дію сил однакової інтенсивності та протилежного напрямку. Однак ми виявили, що дія цих сил при деформації транспортних засобів відрізняється. Зазвичай машина набагато більше "розчавлена", ніж вантажівка. Цей факт відбувається через різницю в будові транспортних засобів, а не через різницю в інтенсивності цих сил.
• Земля чинить привабливу силу на всі тіла поблизу своєї поверхні. Згідно з 3-м законом Ньютона, тіла також діють на Землю привабливою силою. Однак, через різницю в масі, ми виявляємо, що переміщення, яке зазнають тіла, є набагато значнішим, ніж те, що зазнає Земля.
• Космічні кораблі використовують принцип дії та реакції для руху. При викиді газів, що згоряють, вони рухаються у зворотному напрямку від виходів цих газів.

Кораблі рухаються шляхом викиду газів, що згоряють

Застосування третього закону Ньютона

Багато ситуацій при вивченні Динаміки представляють взаємодію між двома або більше тілами. Для опису цих ситуацій ми застосовуємо Закон дій та реакції.

Діючи в різних тілах, сили, що беруть участь у цих взаємодіях, не виключають один одного.

Оскільки сила є векторною величиною, ми повинні спочатку векторно проаналізувати всі сили, що діють на кожне тіло, що становить систему, позначивши пари дії та реакції.

Після цього аналізу ми встановили рівняння для кожного задіяного тіла, застосовуючи 2-й закон Ньютона.

Приклад:

Два блоки A і B, маси яких відповідно дорівнюють 10 кг і 5 кг, спираються на ідеально рівну горизонтальну поверхню, як показано на малюнку нижче. На блок А. діє постійна і горизонтальна сила інтенсивності 30Н. Визначте:

а) прискорення, набуте системою
б) інтенсивність сили, яку блок А чинить на блок Б

Спочатку визначимо сили, що діють на кожен блок. Для цього ми виділили блоки та визначили сили, як показано на малюнках нижче:

Буття:

f_AB: силовий блок А діє на блок В
f_BA: силовий блок B діє на блок A
N: нормальна сила, тобто сила контакту між блоком і поверхнею
Р: силова вага

Блоки не рухаються вертикально, тому чиста сила в цьому напрямку дорівнює нулю. Тому нормальна вага та сила виключають одне одного.

По горизонталі блоки показують рух. Тож давайте застосуємо 2-й закон Ньютона (F_Р. = м. а) і запишіть рівняння для кожного блоку:

Блок А:

F - f_BA = м_THE.

Блок B:

f_AB = м_B.

Склавши ці два рівняння, ми знаходимо системне рівняння:

F - f_BA+ f_AB= (м_THE. а) + (м_B. The)

Як інтенсивність f_AB дорівнює інтенсивності f_BA, оскільки одне є реакцією на інше, ми можемо спростити рівняння:

F = (m_THE + м_B).

Заміна заданих значень:

30 = (10 + 5).

Тепер ми можемо знайти значення сили, яку блок А чинить на блок В. Використовуючи рівняння блоку B, маємо:

f_AB = м_B.
f_AB = 5. 2 = 10 н

Три закони Ньютона

фізик і математик Ісаак Ньютон (1643-1727) сформулював основні закони механіки, де описує рухи та їх причини. Три закони були опубліковані в 1687 р. У праці "Математичні принципи натурфілософії".

Третій Закон разом з двома іншими законами (1-й Закон і 2-й Закон) складають основи класичної механіки.

Перший закон Ньютона

THE Перший закон Ньютона, який також називають Законом про інерцію, говорить, що "тіло в стані спокою залишатиметься в спокої, а тіло в русі залишатиметься в русі, якщо на нього не впливатиме зовнішня сила".

Підсумовуючи, Перший закон Ньютона вказує, що він застосовує дію сили, щоб змінити стан спокою або руху тіла.

Також читайте про Галілео Галілей.

Другий закон Ньютона

THE 2-й закон Ньютона встановлює, що прискорення, набуте тілом, прямо пропорційне результуючій силі, що діє на нього.

Це виражається математично:

Щоб дізнатись більше, читайте також:

• Закони Ньютона
• Сила тяжіння
• Формули фізики

Розв’язані вправи

1) UFRJ-1999

Блок 1, 4 кг, і блок 2, 1 кг, показані на малюнку, розташовані поряд і підкріплені на рівній горизонтальній поверхні. Вони прискорюються силою горизонтальні, з модулем, рівним 10 Н, застосовані до блоку 1, і вони починають ковзати по поверхні з незначним тертям.

а) Визначте напрямок і напрямок сили F₁₂ здійснюється блоком 1 на блоці 2 та обчислюється його модуль.
б) Визначте напрямок і напрямок сили F₂₁, що здійснюється блоком 2 на блок 1 і обчислюється його модуль.

Див. Відповідь

а) Горизонтальний напрямок, зліва направо, модуль f₁₂ = 2 Н
б) Горизонтальний напрямок, направо наліво, модуль f₂₁ = 2 Н

2) UFMS-2003

Два блоки A і B розміщені на плоскому горизонтальному столі без тертя, як показано нижче. Горизонтальна сила інтенсивності F прикладається до одного з блоків у двох ситуаціях (I та II). Оскільки маса A більше маси B, правильно стверджувати, що:

а) прискорення блоку A менше, ніж прискорення B в ситуації I.
б) прискорення блоків більше в ситуації II.
в) сила контакту між блоками більша в ситуації I.
г) прискорення блоків однакове в обох ситуаціях.
д) сила контакту між блоками однакова в обох ситуаціях.

Див. Відповідь

Альтернатива d: Прискорення блоків однакове в обох ситуаціях.