In diesem Artikel wird erklärt, was Newtons drittes Gesetz, auch bekannt als Aktions- und Reaktionsprinzip, ist und was es besagt. Sie können Beispiele für Newtons drittes Gesetz sowie seine mathematische Formel sehen. Darüber hinaus können Sie mit Schritt-für-Schritt-Lösungen Übungen zum dritten Newtonschen Gesetz üben.
Was ist Newtons drittes Gesetz?
In der Physik besagt Newtons drittes Gesetz , auch Aktions- und Reaktionsprinzip genannt, Folgendes:
Wenn ein Körper eine Kraft auf einen anderen Körper ausübt, übt er auf den ersten Körper eine Kraft gleicher Größe und Richtung, aber in entgegengesetzter Richtung aus.
Mit anderen Worten: Wenn Körper A eine horizontale Kraft von 10 N nach rechts auf Körper B ausübt, übt Körper B eine horizontale Kraft von 10 N nach links auf Körper A aus.
Daher sind die Kräfte zwischen zwei Körpern oder Systemen immer gleich, jedoch in entgegengesetzter Richtung.
Logischerweise wird das Prinzip von Aktion und Reaktion zu Ehren des Physikers Isaac Newton, der dieses Gesetz erstmals formuliert hat, Newtons drittes Gesetz genannt. Insgesamt gibt es drei Newtonsche Gesetze:
- Newtons erstes Gesetz oder Trägheitsprinzip.
- Newtons zweites Gesetz oder Grundprinzip der Dynamik.
- Newtons drittes Gesetz oder Prinzip der Aktion-Reaktion.
Sie können die einzelnen Newtonschen Gesetze auf unserer Website ingenierizado.com nachlesen.
Formel für Newtons drittes Gesetz
Newtons drittes Gesetz (oder Aktions- und Reaktionsprinzip) besagt, dass wenn ein Körper eine Kraft auf einen anderen Körper ausübt, der erste Körper vom zweiten Körper eine Kraft derselben Größe, jedoch in entgegengesetzter Richtung, erhält. Das dritte Newtonsche Gesetz kann daher durch die folgende Formel ausgedrückt werden :
Gold
ist die Kraft, die Körper 1 auf Körper 2 ausübt. Und
ist die Kraft, die Körper 2 auf Körper 1 ausübt.
Damit die Gleichung des dritten Newtonschen Gesetzes erfüllt ist, müssen die beiden Kräfte den gleichen Modul haben, aber ihr Vorzeichen muss entgegengesetzt sein, oder mit anderen Worten, die Kräfte müssen entgegengesetzt sein.
Die erste erzeugte Kraft wird auch Aktionskraft genannt. Ebenso wird die Kraft, die aus einer Reaktion auf die zuerst ausgeübte Kraft resultiert, als Reaktionskraft bezeichnet.
Beispiele für Newtons drittes Gesetz
Nachdem wir nun die Definition des dritten Newtonschen Gesetzes kennen, schauen wir uns einige Beispiele aus der Praxis an, um das Konzept vollständig zu verstehen.
- Ein typisches Beispiel für Newtons drittes Gesetz ist eine Person, die eine Kraft auf eine Wand ausübt. Wenn Sie eine Kraft auf die Wand ausüben, übt diese eine weitere Kraft in der gleichen Größenordnung auf die Person aus. Daher kann die Person die Wand nicht bewegen, merkt aber, dass sie aufgrund der Reaktionskraft, die die Wand auf sie ausübt, zurückgedrängt wird.
- Ein weiteres Beispiel für das Aktions- und Reaktionsprinzip ist die Normalkraft. Die Erde übt eine Gravitationskraft aus, die uns zum Mittelpunkt des Planeten drückt, da die Normalkraft die Reaktionskraft ist, die die Erde auf den Menschen ausübt und dieser Kraft entgegenwirkt. Dank der Normalkraft können wir also auf der Erdoberfläche bleiben.
- Wenn wir schließlich springen, üben wir tatsächlich eine Kraft auf den Boden aus, und dann reagiert der Boden und übt eine Kraft in der gleichen Größenordnung auf uns aus, die uns nach oben treibt. Je mehr Kraft wir also auf den Boden ausüben, desto mehr Kraft übt der Boden auf uns aus und desto mehr werden wir springen.
Beachten Sie, dass Newtons drittes Gesetz nicht bedeutet, dass die beiden Kräfte einander entgegenwirken und sich daher gegenseitig aufheben. Vielmehr wirkt die Aktionskraft auf einen Körper und die Reaktionskraft auf einen anderen Körper.
Darüber hinaus haben die Aktionskraft und die Reaktionskraft zwar die gleiche Größe, haben aber nicht die gleiche Wirkung, da sie auf verschiedene Körper wirken. Wenn eine Person eine Kraft auf eine Wand ausübt, bewegt sie diese natürlich nicht, wenn sie dem ersten oben erläuterten Beispiel folgt, sondern die Reaktionskraft, die die Wand auf die Person ausübt, bewegt sie.
Gelöste Übungen zum dritten Newtonschen Gesetz
Übung 1
Wenn auf ein Objekt mit einer Masse von 4 kg eine vertikale, nach unten gerichtete Kraft von 15 N ausgeübt wird, welche Kraft muss der Boden dann ausüben, damit das Objekt im Gleichgewicht ist?
Das Objekt befindet sich im Gleichgewicht, wenn es sich nicht bewegt. Damit dies geschieht, muss der Boden eine Kraft ausüben, die der Kraft aus dem Gewicht des Objekts plus der aufgebrachten Kraft entgegenwirkt.
Also berechnen wir zunächst das Gewicht des Objekts:
Die Summe der beiden Kräfte, die das Objekt nach unten drücken, ist daher:
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Boden eine nach oben gerichtete vertikale Kraft von 54,24 N auf das Objekt ausüben muss, damit es im Gleichgewicht ist.
Übung 2
Ein Körper von 0,3 kg wird an einem Faden aufgehängt, ebenso wird ein weiterer Körper von 0,1 kg an einem anderen Faden am vorherigen aufgehängt, wie in der folgenden Abbildung dargestellt. Wie groß ist die Beschleunigung des gesamten Systems, wenn eine Kraft von 6 N nach oben ausgeübt wird? Und wie groß ist die Spannung des zweiten Drahtes?
In diesem Fall müssen wir das zweite Newtonsche Gesetz und das dritte Newtonsche Gesetz verwenden, um das Problem zu lösen.
Zuerst berechnen wir die Gewichtskraft, die auf jeden Körper wirkt:
Wir wenden nun die Gleichung des zweiten Newtonschen Gesetzes auf das Gesamtsystem an:
Wir ersetzen die Daten und löschen die Beschleunigung, um ihren Wert zu ermitteln:
Andererseits ist die Kraft, die Körper 1 auf Körper 2 ausübt, der Kraft entgegengesetzt, die Körper 2 auf Körper 1 ausübt. Da wir außerdem die Beschleunigung von Körper 2 und sein Gewicht kennen, formulieren wir die Kräftegleichung dieses Mal neu nur auf Körper 2:
Zusammenfassend beträgt die Beschleunigung des Systems 5,2 m/s 2 und die Spannung der zweiten Saite 1,5 N.