Formuleringen av Newtons tredje lag: exempel, samband med systemets acceleration och med dess rörelsemängd. Tillämpningsexempel på Newtons tredje lag Tillämpningsexempel på Newtons tredje lag

DEFINITION

Uttalande av Newtons tredje lag. Två kroppar verkar på varandra med lika stor storlek och motsatt riktning. Dessa krafter är av samma fysiska natur och är riktade längs den räta linjen som förbinder deras appliceringspunkter.

Beskrivning av Newtons tredje lag

Till exempel verkar en bok som ligger på ett bord på bordet med en kraft som är direkt proportionell mot boken och riktad vertikalt nedåt. Enligt Newtons tredje lag verkar bordet samtidigt på boken med absolut samma kraft, men riktat inte nedåt, utan uppåt.

När ett äpple faller från ett träd är det jorden som verkar på äpplet med kraften från dess gravitationsattraktion (som ett resultat av vilket äpplet rör sig jämnt accelererat mot jordens yta), men samtidigt äpplet lockar också jorden till sig med samma kraft. Och det faktum att det verkar för oss att det är äpplet som faller till jorden, och inte vice versa, är en konsekvens. Massan av ett äpple jämfört med jordens massa är liten till ojämförlig, därför är det äpplet som är märkbart för observatörens ögon. Jordens massa, i jämförelse med massan av ett äpple, är enorm, så dess acceleration är nästan omärklig.

På samma sätt, om vi sparkar bollen, sparkar bollen oss tillbaka. En annan sak är att bollen har en mycket mindre massa än människokroppen, och därför känns dess påverkan praktiskt taget inte. Men om du sparkar en tung järnboll känns responsen väl. Faktum är att vi varje dag "sparkar" en väldigt, väldigt tung boll – vår planet – många gånger varje dag. Vi trycker på den för varje steg vi tar, men samtidigt är det inte hon som flyger iväg, utan vi. Och allt för att planeten är miljontals gånger större än oss i massa.

Newtons tredje lag säger alltså att krafter som ett mått på interaktion alltid uppträder i par. Dessa krafter är inte balanserade, eftersom de alltid appliceras på olika kroppar.

Newtons tredje lag är giltig endast i och är giltig för krafter av vilken natur som helst.

Exempel på problemlösning

EXEMPEL 1

Träning

En massa på 20 kg vilar på golvet i en hiss. Hissen rör sig med accelerationen m/s riktad uppåt. Bestäm kraften med vilken lasten kommer att verka på hissens golv.

Lösning

Låt oss göra en ritning

Lasten i hissen påverkas av tyngdkraften och stödets reaktionskraft.

Enligt Newtons andra lag:

Låt oss rikta koordinataxeln som visas i figuren och skriva denna vektorlikhet i projektioner på koordinataxeln:

varifrån stödets reaktionskraft:

Lasten kommer att verka på hissgolvet med en kraft lika med dess vikt. Enligt Newtons tredje lag är denna kraft i absolut värde lika med den kraft med vilken hissgolvet verkar på lasten, d.v.s. stöd reaktionskraft:

Tyngdacceleration m/s

Genom att ersätta de numeriska värdena för fysiska kvantiteter i formeln, beräknar vi:

Svar

Lasten kommer att verka på hissgolvet med en kraft på 236 N.

EXEMPEL 2

Träning

Jämför accelerationsmodulerna för två kulor med samma radie under interaktion om den första kulan är gjord av stål och den andra är gjord av bly.

Lösning

Låt oss göra en ritning

Islagskraften med vilken den andra kulan verkar på den första:

och slagkraften med vilken den första kulan verkar på den andra:

Enligt Newtons tredje lag är dessa krafter motsatta i riktning och lika stora, så det går att skriva ner.

Sir Isaac Newtons tre lagar beskriver rörelsen hos massiva kroppar och hur de samverkar.

Även om Newtons lagar kan verka självklara för oss idag, ansågs de för mer än tre århundraden sedan revolutionära.

Innehåll:

Newton är kanske mest känd för sitt arbete med gravitation och planetrörelser. Tillkallad av astronomen Edmond Halley efter att ha erkänt att han hade förlorat sitt bevis på elliptiska banor några år tidigare, publicerade Newton sina lagar 1687 i sitt originalverk Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Mathematical Principles of Natural Philosophy), där han formaliserade beskrivningen av det hur massiva kroppar rör sig under påverkan av yttre krafter.

Genom att formulera sina tre lagar förenklade Newton vädjan till massiva kroppar, och ansåg att de var matematiska punkter utan storlek eller rotation. Detta gjorde det möjligt för honom att ignorera faktorer som friktion, luftmotstånd, temperatur, materialegenskaper etc., och fokusera på fenomen som kunde beskrivas enbart i termer av massa, längd och tid. Därför kan de tre lagarna inte användas för att beskriva noggrannheten i beteendet hos stora stela eller deformerbara föremål. Men i många fall ger de lämpliga exakta uppskattningar.

Newtons lagar

Newtons lagar hänvisar till rörelsen hos massiva kroppar i en tröghetsreferensram, ibland kallad en Newtonsk referensram, även om Newton själv aldrig beskrev en sådan ram. En tröghetsreferensram kan beskrivas som ett tredimensionellt koordinatsystem som är antingen stationärt eller likformigt linjärt, dvs varken accelererande eller roterande. Han fann att rörelse i en sådan tröghetsreferensram kunde beskrivas med tre enkla lagar.

Newtons första rörelselag

Det står: Om inga krafter verkar på kroppen eller deras verkan kompenseras, då är denna kropp i vila eller enhetlig rätlinjig rörelse. Det betyder helt enkelt att saker inte kan starta, stoppa eller ändra riktning på egen hand.

Det krävs en kraft som verkar på dem utifrån för att åstadkomma en sådan förändring. Denna egenskap hos massiva kroppar att motstå förändringar i deras rörelse kallas ibland tröghet.

Inom modern fysik är Newtons första lag vanligtvis formulerad enligt följande:

Det finns sådana referensramar, kallade tröghetsramar, i förhållande till vilka materialpunkter, när inga krafter verkar på dem (eller ömsesidigt balanserade krafter verkar), befinner sig i ett tillstånd av vila eller enhetlig rätlinjig rörelse.

Newtons andra rörelselag

Beskriver vad som händer med en massiv kropp när en yttre kraft verkar på den. Den säger: Kraften som verkar på ett föremål är lika med massan av det föremålet av dess acceleration. Detta skrivs i matematisk form som F = ma, där F är kraft, m är massa, a är acceleration. Fet bokstäver indikerar att kraft och acceleration är vektorkvantiteter, vilket betyder att de har både storlek och riktning. Kraften kan vara en enda kraft, eller det kan vara vektorsumman av mer än en kraft, vilket är nettokraften efter att alla krafter har kombinerats.

När en konstant kraft verkar på en massiv kropp får den den att accelerera, det vill säga ändra dess hastighet med konstant hastighet. I det enklaste fallet får en kraft som appliceras på ett stationärt föremål att det accelererar i kraftens riktning. Men om föremålet redan är i rörelse, eller om situationen ses från en rörlig referensram, kan den kroppen tyckas accelerera, bromsa eller ändra riktning beroende på kraftens riktning och i vilka riktningar föremålet och referensen ram rör sig i förhållande till varandra.

Inom modern fysik är Newtons andra lag vanligtvis formulerad enligt följande:

I en tröghetsreferensram är accelerationen som en materialpunkt får med en konstant massa direkt proportionell mot resultanten av alla krafter som appliceras på den och omvänt proportionell mot dess massa.

Med ett lämpligt val av måttenheter kan denna lag skrivas som en formel:

Newtons tredje rörelselag

Det står: För varje handling finns en lika och motsatt reaktion. Denna lag beskriver vad som händer med en kropp när den utövar en kraft på en annan kropp. Krafter kommer alltid i par, så när en kropp trycker en annan trycker den andra kroppen tillbaka lika hårt. Till exempel, när du trycker på vagnen trycker vagnen ifrån dig; när du drar i repet faller repet tillbaka på dig; när tyngdkraften drar dig mot marken, trycker marken dig och när raketen antänder sitt drivmedel bakom den, trycker de expanderande avgaserna på raketen, vilket får den att accelerera.

Om ett objekt är mycket, mycket mer massivt än det andra, särskilt när det första objektet är förankrat till jorden, överförs praktiskt taget all acceleration till det andra objektet, och det första objektets acceleration kan säkert ignoreras. till exempel, om du kastade en boll västerut, skulle du inte behöva tänka på att du faktiskt fick jorden att snurra snabbare medan bollen var i luften. Men om du åker på rullskridskor och kastar en bowlingklot kommer du att börja röra dig bakåt med en märkbar hastighet.

Inom modern fysik är Newtons tredje lag vanligtvis formulerad enligt följande:

Materialpunkter samverkar med varandra av krafter av samma natur, riktade längs den räta linjen som förbinder dessa punkter, lika stora och motsatta i riktning:

De tre lagarna har testats av otaliga experiment under de senaste tre århundradena och används fortfarande i stor utsträckning idag för att beskriva de typer av föremål och hastigheter vi möter i vardagen. De utgör grunden för vad som nu kallas klassisk mekanik, nämligen studiet av massiva föremål som är större än de mycket små skalorna som kvantmekaniken betraktar och som rör sig långsammare än den relativistiska mekanikens mycket höga hastigheter.

Handlingen och reaktionen hos föremål är allestädes närvarande i vardagen. Låt oss ta 14 Exempel på Newtons tredje lag, som de samverkande kropparna lyder.

Interaktion mellan objekt

Byggnader, broar, möbler i rum, frukter på grenar, träd, trådar på stolpar, skepp i havet, moln på himlen, flygplan och ballonger bakom molnen - med ett ord, allt som ligger, står, hänger, simmar, flyger ,- sjunker inte ner i marken, sjunker inte, faller inte, rullar inte ner bara för att den är i samspel med någon annan ämne. Dessa föremål, oavsett om det är jord, stöd, upphängning, vatten eller luft, är ett stöd, och tyngdkraften, som drar alla föremål mot jordens centrum, möter ett svar från sidan av stödet. Denna reaktionsåtgärd förhindrar gravitationen från att sätta föremål i rörelse, motverkar den - den balanserar den, som en skalpanna, hindrar den andra pannan från att sänkas, balanserar den, vilket ligger bakom. I exakt samma position ligger ett fartyg för ankar och förblir på plats även när vinden och strömmen tenderar att föra bort det. De resulterande krafterna kallas reaktionskrafter. De balanserar kraften som verkar på kroppen och hjälper den att hålla sig lugn. Här är 14 exempel på uppkomsten av sådana krafter som bekräftelsen av Newtons tredje lag, detta händer när:

brokonstruktion

På brokonstruktion det är nödvändigt att först beräkna i vilken utsträckning brostöden kan motstå den belastning som kommer att utövas på dem: om de klarar det, om stöden har en tillräcklig motverkansmarginal eller, som byggarna säger, en marginal på säkerhet.

Beräkningar görs med hjälp av Newtons tredje lag. Och byggherrarna konstruerar bropelarna på ett sådant sätt att de tål all belastning som kan utövas på bron. De tror att stöden trycker på bron underifrån. Handling är alltid lika med reaktion - de är likvärdiga, lika i rättigheter, och därför gör civilingenjörer beräkningar på ett sätt som är bekvämare för dem.

Byggnadsgrund

Detsamma gäller ingenjörer som designar bygga grunder. De vet att vanlig jord är kapabel att motverka vikten av en byggnad med en kraft på cirka två till tre kilo per kvadratcentimeter av grunden. Under detta tillstånd komprimerar handlingen, det vill säga hela byggnadens gravitation, och motståndet, jordens motstånd, grunden uppifrån och under. Två identiska, men riktade i motsatta riktningar, verkar på grunden, vilket framgår av Newtons tredje lag. Sådana krafter är balanserade och kan inte flytta grunden från sin plats, men de klämmer den, och om säkerhetsmarginalen för denna grund inte räcker, kommer den att kollapsa och byggnaden kommer att kollapsa.

Fallskärmshoppare och släde

hoppade ut ur planet och ramlar ner i ett längdhopp. Handlingen i det här fallet är uppenbar - fallskärmshopparen faller. Men var är den ömsesidiga handling som Newton talar om? Den är helt osynlig. Och det finns många sådana exempel. Barn, som har klättrat en snöig kulle, rullar ner från den till kälke, hoppar skidåkaren från språngbrädan. En lavin som har fallit från ett berg, regndroppar som faller från ett moln - i alla fall av fall är responsen osynlig, omärklig. Men det betyder inte att det inte finns.

Fallskärmshopparen faller pga han dras av jorden. Men attraktionen är ömsesidig: jorden drar fallskärmshopparen mot sig själv och fallskärmshopparen drar jorden mot sig själv. Fallskärmshopparen faller till jorden, och jorden "faller" på fallskärmshopparen. Men fallskärmshopparens massa är försumbar jämfört med jordens massa, och därför är hans rörelse snabb, och jordens massa är enorm, och dess respons och motrörelse är helt omärklig. Allt detta gäller helt och hållet släden som rullar nerför backen. Slädens rörelse är också ett fall, men sker bara längs en lutande stig.

Samspelet mellan en järnstång och en magnet

Denna idé förklaras Newtons experiment med en järnstång och en magnet flyter i båtar. Då var Newton övertygad om att det inte är magneten som drar till sig järn och att det inte är järn som attraheras av magneten, utan båda kropparna samverkar – de attraheras av varandra. PÅ Newtons experiment magneten och järnet hade samma vikt. Men föreställ dig att de för detta experiment tog en mycket stor och tung magnet och en liten järnstång. I det här fallet skulle magneten bara röra sig något mot järnet, och järnstången skulle flyta mot magneten mycket snabbare. Samma sak skulle hända om järnbiten var stor och magneten liten: rörelsen hos ett lätt föremål skulle vara märkbar och uppenbar, och den ömsesidiga rörelsen hos ett tungt föremål skulle vara omärklig.

Planeternas attraktion

Samma sak händer med planeterna. Nu, om någon stor himlakropp passerade nära jorden, skulle konsekvenserna av deras ömsesidiga gravitation bli märkbara. Detta observeras i verkligheten. Ibland stora planeter solsystemet - Jupiter och Saturnus - är belägna i rymden så att deras gravitationskraft får jorden att röra sig något från solen, då ökar varaktigheten av vårt år, det vill säga tiden, med flera minuter. Sedan går de stora planeterna längre i sina banor, och vårt år förkortas igen. Så till exempel var 1946 kortare än 1945 med cirka tio minuter och 1945 var kortare än 1944 med elva minuter. En sådan förändring av längden på vår jords år, beroende på positionen för andra planeter i solsystemet, avslöjar hur den tredje rörelselagen fungerar långt bortom jorden - i världens gränslösa rymd.

Jordens satellit, Månen, hålls i sin bana tack vare, men den attraherar också jorden, vilket orsakar hav på ytan och något förändrar jordens rörelse runt solen.

båthopp

Man går hoppa ur båten i land, bör inte glömma existensen av Newtons tredje rörelselag. Dess handling kommer nödvändigtvis att orsaka en lika och motsatt riktad svarsåtgärd: i ögonblicket för hoppet kommer båten att flytta tillbaka, och en slarvig person kommer inte att vara på stranden utan i vattnet. Det är meningslöst att skälla på Newtons tredje lag – det var nödvändigt att be dem som satt i båten att vila mot botten med en åra.

flygande helikopter

I teknikens historia registreras ett fall när uppfinnarna av en viktig och användbar mekanism - en helikopter, som inte hade tillräckligt genomtänkt designen, förlorade den tredje rörelselagen ur sikte.

En helikopter kan, till skillnad från ett vanligt flygplan, stiga upp i luften inte med en löpning, utan vertikalt uppåt. Lyftkraften hos denna maskin ges av en stor propeller som roterar på en vertikal axel. När första helikoptern upplevt på flygplatsen, påminde den tredje rörelselagen om sig själv. Eftersom bärarpropellern roterade från höger till vänster, började helikopterns kropp, i kraft av den tredje rörelselagen, att rotera i motsatt riktning - från vänster till höger. Helikoptern visade sig vara en slags flygande karusell, där inte en enda passagerare gick med på att sätta sig. Denna nackdel med helikoptern eliminerades genom att sätta på den två lagerpropellrar som roterade i olika riktningar. Det var då som maskinens obehagliga karusellrörelse omedelbart slutade, eftersom dess skruvar roterade i olika riktningar, och deras skadliga effekt avbröts ömsesidigt, medan lyftkraften riktad uppåt bevarades. I enrotors helikoptrar installeras ytterligare en styrpropeller som motverkar skrovets rotation.

Hur rör sig simmare i vattnet?

Allt flyter i vattnet och på vattnet: fiskar, ankor, bävrar, ål, grodor, simbaggar, (mer:) och andra vattenvarelser, såväl som ångbåtar, båtar och båtar - gå framåt bara för att de är i interaktion med vatten, som Newton indikerade . De trycker tillbaka vattnet med propellrar, åror, fenor, svansar, tassar, och i kraft av responsen simmar de framåt.

Hur allt som flyger rör sig

Allt flyger: flygplan, helikoptrar, fåglar, fjärilar, myggor, fladdermöss, samt snöskotrar och segelflygplan - flyttar bara för att de är i kontakt med luft. De trycker tillbaka luften, och de rör sig själva, i kraft av responsen, framåt. Men vad som trycker tillbaka invånarna i landet, använder sina fötter och hjul för att röra sig, är fortfarande oklart.

Hur bilar och tåg rör sig

De trycker undan det som fungerar som ett stöd för dem: lokomotiv stöta bort skenor, bilar och hästar - asfalten på motorvägar och trottoarer. Rälsen och trottoaren på motorvägarna är tätt fästa vid marken, därför stöter allt som rör sig på marken bort jorden, och jordklotet måste vända i motsatt riktning mot lokomotivets eller bilens rörelse.

Men det är många miljarder miljarder ton. Rörelsen av sådana obetydliga föremål jämfört med jorden, såsom ånglok och bilar, påverkar inte vår planets rotationshastighet. Dessutom rör sig alla tåg och bilar åt olika håll, och när ett tåg går åt höger går något annat åt vänster samtidigt. Varje bil efter jobbet går tillbaka till garaget - dit den lämnade på morgonen. I den mötande transportrörelsen upphävs dess påverkan på jorden ömsesidigt.

Vagnens rörelse på skenor

Låt oss föreställa oss det en lång och lätt vagn står på rälsen. Dess axlar roterar i kullager. Lagren är välsmorda så att vagnen kan rulla från ena änden av skenan till den andra nästan utan friktion. På denna vagn, i ena änden av den, står en man. Låt oss be den här personen springa längs vagnen till dess andra ände. Och så fort personen springer kommer vagnen också att börja röra sig: den kommer att rulla i motsatt riktning mot personens rörelse. Mannen kommer att stanna - och vagnen kommer att stanna. Mannen kommer att springa tillbaka - och vagnen kommer att rulla åt andra hållet. En persons rörelse i en riktning gör att vagnen rör sig i motsatt riktning. Handlingen orsakar en responsåtgärd, och de är lika med varandra: om vagnen har samma massa som en person, kommer den i förhållande till marken att rulla åt sidan lika mycket som personen rör sig.

Ekorre i ett hjul

Sedan urminnes tider har människor kommit på en leksak som visar samspelslagen – Newtons tredje lag – på ett enkelt och övertygande sätt. Det händer att jägare tar hem små ekorrar för skojs skull för killarna. Ekorrar växer, vänjer sig vid människor och vid livet i fångenskap, blir tama. Men ändå är det svårt för dem att bo i trånga hus. I skogen är ekorren i rörelse hela dagen lång: från gren till gren, från träd till träd, och i huset har hon ingenstans att vända sig. Och så, för kanske tusen år sedan, kom folk på "fysisk utbildning" för ekorrar - ett hjul gjort som en trumma så att ekorren kunde springa inuti detta hjul. En ekorre släpps in i hjulet, och hon börjar springa, och hjulet börjar snurra i motsatt riktning och snurrar så länge ekorren springer i det. Naturligtvis måste ekorrhjulet stoppas då och då och djuret släppas för att ge det vila och äta. Ekorrar är dumma - de kan springa runt i ett hjul tills de blir utmattade. Ekorrhjulet är ett underbart och visuellt bevis på riktigheten av den tredje rörelselagen. Samspelet mellan två kroppar leder till att båda kropparna - ekorren och hjulet - rör sig. I det här fallet orsakar åtgärden och reaktionen (reaktionen) en synlig rörelse. Både handling och respons är lika med varandra: när ekorren springer långsamt, då snurrar hjulet långsamt, och när ekorren accelererar sin löpning, börjar hjulet snurra snabbare. Både handling och respons är motsatta: ekorren springer åt ena hållet och hjulet snurrar åt andra hållet.

Går på en stolpe

Signaler och elektriker, som ofta måste klättra telegraf pelare, bär med sig en mycket enkel enhet som kallas "katter". "Katter" är två järnbågar med vassa tänder och en plattform för foten; de liknar till formen skäror eller de stora hornen hos en hjortbagge.

Signalmannen sätter "katterna" på fötterna och hoppar, eftersom det är mycket obekvämt att röra sig på marken i "katterna", närmar han sig stången. Här täcker han en pelare med en "katt", dess spikar kraschar in i trä eller betong. Signalmannen, som håller i stången med händerna, överför hela sin kroppsvikt till "katten" och kastar samtidigt den andra "katten" så att den klamrar sig högre än den första. Sedan överför han kroppens vikt till den andra "katten" och omarrangerar den första ännu högre. Så han "går" längs en jämn vertikal kolumn, som på en stege. "Kattens" vassa tänder ger signalmannen en pålitlig interaktion med stolpen - de ger benet en bra betoning. Det skulle inte bli någon interaktion med stolpen - och signalmannen kunde inte klättra på den, det är precis vad Newton reflekterade i sin lag.

Interaktion med jorden

Med ett ord, allt som springer, kryper, hoppar, går, flyger, simmar, klättrar, kan bara röra sig för att det är i interaktion med jorden, vatten, luft, räls, trädstammar, stolpar, rep eller vinrankor i regnskogen. I alla fall, utan något undantag, möter handlingen av ett objekt alltid en likvärdig och motsatt riktad responshandling (opposition) från andra omgivande objekt. Ordet "motstånd", som Newton använde, bör inte tas bokstavligt - svaret på ett rörligt föremål stör inte det, agerar inte motsatt eller tvärtom, utan tvärtom, det hjälper, främjar dess rörelse. Bara dyker upp reaktionskraft riktad mot aktionskraften. Samtidigt bör det noteras att åtgärden och reaktionsåtgärden i alla fall tillämpas på olika objekt: åtgärden - till marken, vatten, luft, "Till fots" längs stolpen, skenor, rep, stolpar, till motorvägens asfalt, och så vidare, och svarsaktionen - på ben, tassar, hjul, hovar, larver, vingar, fenor, ångskeppspropellrar, flygplanspropellrar och signalements "katter" ... Slutsatsen är något överraskande. Det visar sig att vi rör oss inte så mycket på grund av vår handling, utan på grund av responshandlingen. När vi går är våra bens ansträngningar inriktade på att pressa jorden, men när vi går går vi framåt bara för att jorden trycker oss. Denna slutsats kan tyckas märklig, men den är sann. PÅ

I det berömda dragkampsspelet agerar båda parter på varandra (genom repet) med lika krafter, enligt lagen om handling och reaktion. Det betyder att det inte är partiet som drar hårdare, utan det som vilar mer mot Jorden som kommer att vinna (drag i repet).

Hur förklarar man att en häst drar en släde om släden, som följer av lagen om handling och reaktion, drar hästen tillbaka med samma kraftmodul F2 som hästen drar släden framåt (kraft F1)? Varför är dessa krafter inte balanserade?

Faktum är att för det första, även om dessa krafter är lika och direkt motsatta, appliceras de på olika kroppar, och för det andra verkar krafter från vägkanten också på släden och på hästen (fig. 9).

Kraften F1 från hästens sida appliceras på släden, som förutom denna kraft endast upplever en liten friktionskraft f1 av löparna på snön; så släden börjar röra sig framåt. På hästen, utöver kraften från sidan av släden F2 riktad bakåt, anbringas krafter f2 från den sida av vägen mot vilken den vilar med fötterna, riktade framåt och större än kraften från sidan av släden. . Därför börjar hästen också gå framåt. Om du sätter hästen på isen, kommer kraften från den hala isen inte att räcka till; och hästen kommer inte att flytta släden. Samma sak kommer att hända med en mycket tungt lastad vagn, när hästen, även vilande på fötterna, inte kommer att kunna skapa tillräcklig kraft för att flytta vagnen från sin plats. Efter att hästen har flyttat släden och slädens enhetliga rörelse har etablerats, kommer kraften f1 att balanseras av krafterna f2 (Newtons första lag).

En liknande fråga uppstår när man analyserar ett tågs rörelse under verkan av ett elektriskt lokomotiv. Och här, som i det föregående fallet, är rörelse möjlig endast på grund av det faktum att, förutom krafterna i samverkan mellan dragkroppen (häst, elektriskt lok) och "släpvagnen" (släde, tåg), dragkroppen påverkas av krafter som riktas från sidan av vägen eller rälsen framåt. På ett perfekt halt underlag som det är omöjligt att "skjuta av" kunde varken släden med hästen, tåget eller bilen röra sig.

Newtons tredje lag förklarar fenomenet rekyl vid avfyring. Låt oss installera en kanonmodell på vagnen som verkar med hjälp av ånga (fig. 10) eller med hjälp av en fjäder. Låt vagnen vila först. När den avfyras flyger "projektilen" (korken) i en riktning och "pistolen" rullar tillbaka i den andra.

newton tredje rörelse rekyl

Vapnets rekyl är resultatet av rekylen. Rekyl är inget annat än motverkan från projektilens sida, som verkar, enligt Newtons tredje lag, på pistolen som stöter ut projektilen. Enligt denna lag är kraften som verkar från sidan av pistolen på projektilen alltid lika med kraften som verkar från sidan av projektilen på pistolen, och är riktad motsatt den.

Rörelsen av alla makroskopiska objekt runt omkring oss beskrivs med hjälp av de så kallade Newtons tre lagar. I den här artikeln kommer vi inte att säga något om de två första av dem, men vi kommer i detalj att överväga Newtons tredje lag och exempel på dess manifestation i livet.

Lagens ordalydelse

Var och en av oss märkte att när vi hoppade på vilken yta som helst, verkade det "träffa" våra ben, eller om vi tar ratten på en cykel börjar det sätta press på våra handflator. Dessa är alla exempel på Newtons tredje lag. Under fysik i allmänna skolor formuleras det enligt följande: varje kropp som utövar en kraft på någon annan kropp upplever en liknande effekt från den senare, riktad i motsatt riktning.

Matematiskt kan denna lag skrivas i följande form:

På vänster sida av jämlikheten skrivs kraften med vilken den första kroppen verkar på den andra, på höger sida finns en kraft som i absoluta värden liknar den andra kroppen med på den första, men i motsatt riktning ( därför visas ett minustecken).

Modulernas jämlikhet och motsatt riktning av de betraktade krafterna ledde till att denna lag ofta kallas interaktionen, eller principen om handling-reaktion.

Handlingen på olika organ är nyckelpunkten i den övervägda lagen

Om man tittar på formeln som presenteras ovan kan man tro att eftersom krafterna är lika i modul, men motsatta i riktning, varför överväga dem överhuvudtaget, eftersom de upphäver varandra. Denna bedömning är felaktig. Beviset för detta är ett stort antal exempel på Newtons tredje lag från livet. Till exempel, en häst drar en vagn. Enligt den aktuella lagen verkar hästen på vagnen, men med samma kraft verkar den senare på djuret i motsatt riktning. Ändå står inte hela systemet (häst och vagn) stilla utan rör sig.

Det givna exemplet visar att principen om handling-reaktion som övervägs inte är så enkel som den verkar vid första anblicken. Krafterna F12 ¯ och -F 21 ¯ upphävs inte, eftersom de appliceras på olika kroppar. Hästen står inte stilla, även om vagnen förhindrar detta, bara för att en annan kraft verkar på dess hovar, som försöker ge djuret acceleration - detta är effekten av jordytan (stödreaktion).

När man löser problem enligt den 3:e Newtonska principen bör man alltså alltid beakta de krafter som verkar på enskilda specifika kroppar, och inte på hela systemet på en gång.

Samband med lagen om bevarande av momentum

Newtons tredje lag är i huvudsak orsaken till bevarandet av systemets momentum. Tänk faktiskt på ett intressant exempel på Newtons tredje lag - rörelsen av en raket i yttre rymden. Alla vet att det utförs på grund av jet-framstöt. Men var kommer denna attraktion ifrån? Raketen bär på sitt bord bränsletankar, såsom fotogen och syre. Under förbränningen lämnar bränslet raketen och flyger i hög hastighet ut i rymden. Denna process kännetecknas av effekten av de brända gaserna på raketkroppen, medan den senare påverkar gaserna med en liknande kraft. Resultatet manifesteras i accelerationen av gaser i en riktning och raketer i den andra.

Men detta problem kan också betraktas ur synvinkeln av bevarande av momentum. Om vi tar hänsyn till tecknen på gasens och raketens hastigheter, kommer den totala impulsen att vara lika med noll (det var så före förbränningen av bränslet). Momentumet bevaras endast för att krafterna som verkar enligt principen om aktion-reaktion är interna, existerande mellan delarna av systemet (raket och gaser).

Hur förhåller sig den aktuella principen till accelerationen av hela systemet?

Med andra ord, hur kommer krafterna F 12 ¯ och -F 21 ¯ att förändras om systemet där de uppstår rör sig med acceleration? Tänk på exemplet med häst och vagn. Antag att hela systemet började öka sin hastighet, men krafterna F 12 ¯ och -F 21 ¯ kommer att förbli oförändrade. Acceleration uppstår på grund av en ökning av kraften med vilken markytan verkar på djurets hovar, och inte på grund av en minskning av vagnens reaktionskraft -F 21 ¯.

Således är interaktionerna inom systemet inte beroende av dess yttre tillstånd.

Några exempel från livet

"Ge exempel på Newtons tredje lag" - denna uppgift kan ofta höras från skollärare. Exempel har redan givits ovan med en raket och en häst. Nedan listas några fler:

avstötning av simmaren från bassängväggen: simmaren får en acceleration eftersom väggen verkar på honom;
flykt av en fågel: genom att trycka luften nedåt och bakåt med varje vingslag, får fågeln ett tryck från luften upp och framåt;
retur av en fotboll från en vägg: en manifestation av motverkan av väggens reaktionskraft;
Jordens attraktion: med vilken kraft vår planet drar oss ner, med exakt samma kraft verkar vi på den uppåt (för planeten är detta en mager kraft, den "märker inte" den, men det gör vi).

Alla dessa exempel leder till en viktig slutsats: alla kraftinteraktioner i naturen uppstår alltid i form av ett par motsatta krafter. Det är omöjligt att påverka ett objekt utan att uppleva dess motverkan.