牛顿第三定律（或作用力和反作用力原理）

本文解释了牛顿第三定律（也称为作用力和反作用力原理）及其含义。您将能够看到牛顿第三定律及其数学公式的示例。此外，您还可以通过逐步解决牛顿第三定律的练习来进行练习。

什么是牛顿第三定律？

在物理学中，牛顿第三定律陈述，也称为作用力和反作用力原理，指出如下：

换句话说，如果物体A向物体B施加一个向右10N的水平力，物体B就会向物体A施加一个向左10N的水平力。

因此，两个物体或系统之间的力总是相等但方向相反。

从逻辑上讲，作用和反作用原理被称为牛顿第三定律，以纪念第一个提出该定律的物理学家艾萨克·牛顿。总共有三个牛顿定律：

• 牛顿第一定律或惯性原理。
• 牛顿第二定律或动力学基本原理。
• 牛顿第三定律或作用-反作用原理。

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牛顿第三定律的公式

牛顿第三定律（或作用和反作用原理）说，如果一个物体对另一个物体施加力，第一个物体会受到第二个物体施加的力，该力大小相同但方向相反。因此，牛顿第三定律可以用以下公式表示：

金子

是物体 1 对物体 2 施加的力。并且

是物体 2 对物体 1 施加的力。

因此，要满足牛顿第三定律方程，两个力必须具有相同的模数，但它们的符号必须相反，或者换句话说，这两个力必须相反。

第一个产生的力也称为作用力。同样，对第一个施加的力的反作用力所产生的力称为反作用力。

牛顿第三定律的例子

现在我们知道了牛顿第三定律的定义，让我们看几个现实世界的例子来充分理解这个概念。

1. 牛顿第三定律的一个典型例子是人对墙壁施加力。当你向墙壁施加一个力时，它会向人施加另一个相同大小的力。因此，人将无法移动墙壁，但会注意到由于墙壁施加在他们身上的反作用力，他们被推回。
2. 作用力和反作用力原理的另一个例子是法向力。地球施加的引力将我们推向地球的中心，因为法向力是地面施加在人身上的反作用力并抵消该力。因此，由于法向力，我们可以留在地球表面。
3. 最后，当我们跳跃的时候，我们实际上是在对地面施加一个力，然后地面做出反应，对我们施加一个同样大小的力，推动我们向上。因此，我们对地面施加的力越大，地面对我们施加的力就越大，因此我们跳得越多。

请注意，牛顿第三定律并不意味着两种力相互对抗并因此相互抵消。相反，作用力作用在一个物体上，反作用力作用在另一个物体上。

此外，虽然作用力和反作用力大小相同，但由于作用在不同的物体上，因此作用力和反作用力的作用并不相同。按照上面解释的第一个例子，当人对墙壁施加力时，显然墙壁不会移动，但是墙壁施加在人身上的反作用力会使墙壁移动。

牛顿第三定律的习题解答

练习1

如果对质量为 4 千克的物体施加 15 N 的垂直向下力，地面必须施加多大的力才能使该物体保持平衡？

如果物体不移动，它将处于平衡状态，为此，地面必须施加一个力来抵消物体的重量加上所施加的力。

所以我们首先计算物体的重量：

因此，推动物体向下的两个力的总和为：

总之，地面必须对物体施加 54.24 N 的向上垂直力才能使其保持平衡。

练习2

一根线悬挂着一个 0.3 公斤重的物体，同样，另一根线悬挂着另一个 0.1 公斤重的物体，如下图所示。如果向上施加6N的力，则整个系统的加速度是多少？第二根电线的张力是多少？

这种情况下，我们就需要利用牛顿第二定律和牛顿第三定律来解决问题。

首先，我们计算重量作用在每个物体上的力：

现在我们将牛顿第二定律的方程应用于整个系统：

我们替换数据并删除加速度来找到它的值：

另一方面，物体 1 施加在物体 2 上的力将与物体 2 施加在物体 1 上的力相反。此外，由于我们知道物体 2 的加速度及其重量，我们重新表述了力方程，但这次仅在主体 2 上：

综上，系统的加速度为5.2 m/s ² ，第二根弦的张力为1.5 N。