Третій закон Ньютона – загальна характеристика
Ви знаєте, що не буває односторонньої дії одного тіла на інше, тіла завжди взаємодіють один з одним. Наприклад, під час забивання цвяха не тільки молоток діє на цвях, але й цвях, в свою чергу, діє на молоток, в результаті чого молоток зупиняється.
Що можна сказати про сили, з якими два тіла діють один на одного?
Для відповіді на це питання проробимо такі досліди.
До укріпленого на штативі демонстраційного динамометру підвісимо другий такий же динамометр. При цьому стрілки приладів відхиляться в протилежні сторони, але їх свідчення будуть однакові (рис. 22). Отже, динамометри взаємодіють рівними за модулем і протилежно спрямованими силами.
Тіла діють один на одного з рівними по модулю силами і в тому випадку, якщо взаємодія відбувається на відстані. Досвід, що доводить це, зображений на малюнку 23. На стрижні динамометрів надіті круглі столики, до яких клейкою стрічкою прикріплені плоскі керамічні магніти. Магніти відштовхуються, оскільки звернені один до одного однойменними полюсами.
До початку досліду динамометри були розведені на таку відстань, при якому сили взаємодії магнітів були практично рівні нулю і не реєструвалися динамометрами.
Коли один з динамометрів стали наближати до іншого, їх стрілки почали відхилятися від нуля в різні боки. Це означає, що сили, з якими магніти діють один на одного, протилежні за напрямком.
При зближенні магнітів показання динамометрів зростають, але в кожен момент вони дорівнюють один одному – значить, магніти відштовхуються з рівними по модулю силами.
Тепер розглянемо досвід, в якому сили взаємодії вимірюються в процесі руху взаємодіючих тіл. На малюнку 24 зображено саморушний іграшковий трактор, який тягне на буксирі металеву коробку з вантажем. В якості буксирного троса використані зчеплені один з одним трубчасті динамометри, один з яких прикріплений до трактора, а другий – до коробки. Показання динамометрів однакові, значить, рухомі трактор і коробка діють один на одного з рівними по модулю силами.
Ці та багато інших досліди свідчать про те, що
Сили, з якими два тіла діють один на одного, рівні за модулем і протилежні за напрямком
Цей закон був відкритий Ньютоном і називається третім законом Ньютона.
Математично він записується в наступному вигляді:
F1 = – F2.
Знак “мінус” показує, що вектори сил направлені в різні боки.
Будь-яке з спостережуваних нами рухів різних тіл можна пояснити за допомогою законів Ньютона.
Наприклад, йде людина рухається вперед завдяки тому, що він відштовхується ногами від землі, т. Е. Взаємодіє з нею. Людина і земля діють один на одного з однаковими за модулем і протилежно спрямованими силами і отримують прискорення, обернено пропорційні їх масам. Оскільки маса Землі величезна в порівнянні з масою людини, то прискорення Землі практично дорівнює нулю, т. Е. Вона не змінює свою швидкість. Людина ж приходить в рух відносно Землі.
Слід зазначити, що сили, що виникають в результаті взаємодії тіл, є силами однієї природи. Наприклад, Земля і Місяць взаємодіють один з одним за допомогою сил всесвітнього тяжіння, сталевий цвях і магніт притягуються завдяки дії магнітних сил.
Сили не врівноважують один одного
Сили, що діють на легковий і вантажний автомобілі, що не врівноважують один одного, так як вони прикладені до різних тіл
Катер знаходиться в рівновазі
Катер знаходиться в рівновазі, так як FA = – Fтяж
Ви вже знаєте, що під дією тяжіння до Землі предмети, що лежать на опорі, трохи стискаються самі і стискають знаходиться під ними опору (зазвичай ці деформації такі малі, що ми не помічаємо їх). В результаті і в самих тілах, і в опорі виникають сили пружності, за допомогою яких тіло і опора взаємодіють один з одним.
Силу, прикладену до опори і спрямовану вертикально вниз, називають вагою тіла Р, а силу, прикладену до тіла і спрямовану вертикально вгору, – силою реакції опори N. Як вже зазначалося, обидві ці сили є силами пружності.
Слід пам’ятати, що сили, про які йдеться в третьому законі Ньютона, ніколи не врівноважують один одного, оскільки вони прикладені до різних тіл. (Дві рівні по модулю і протилежно спрямовані сили врівноважують один одного в тому випадку, якщо вони прикладені до одного тілу. Тоді їх рівнодіюча дорівнює нулю, і тіло при цьому знаходиться в рівновазі, т. Е. Або покоїться, або рухається рівномірно і прямолінійно. )
Питання
Користуючись малюнками 22, 23 і 24, розкажіть, як проводилися зображені на них досліди і які висновки були зроблені на підставі отриманих результатів.
Сформулюйте третій закон Ньютона. Як він записується математично?
Що можна сказати про прискорення, яке отримує Земля при взаємодії з йдуть по ній людиною? Відповідь обгрунтуйте.
Наведіть приклади, що показують, що сили, що виникають в результаті взаємодії двох тіл, однакові за своєю природою.
Чому невірно говорити про рівновагу сил, що виникають при взаємодії тіл?
(2 votes, average: 4.00 out of 5)