Questo articolo spiega cos’è e cosa dice la terza legge di Newton, nota anche come principio di azione e reazione. Potrai vedere esempi della terza legge di Newton e la sua formula matematica. Inoltre, puoi esercitarti con esercizi risolti passo dopo passo della terza legge di Newton.
Qual è la terza legge di Newton?
In fisica, la terza legge di Newton , chiamata anche principio di azione e reazione, afferma quanto segue:
Se un corpo esercita una forza su un altro corpo, eserciterà una forza della stessa intensità e direzione ma in direzione opposta sul primo corpo.
In altre parole, se il corpo A esercita una forza orizzontale di 10 N verso destra sul corpo B, il corpo B eserciterà una forza orizzontale di 10 N verso sinistra sul corpo A.
Pertanto le forze tra due corpi o sistemi sono sempre uguali ma in direzioni opposte.
Logicamente, il principio di azione e reazione è chiamato terza legge di Newton in onore del fisico Isaac Newton, che per primo formulò questa legge. In totale, ci sono tre leggi di Newton:
- Prima legge o principio d’inerzia di Newton.
- Seconda legge di Newton o principio fondamentale della dinamica.
- Terza legge di Newton o principio di azione-reazione.
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Formula per la terza legge di Newton
La terza legge di Newton (o principio di azione e reazione) dice che se un corpo esercita una forza su un altro corpo, il primo corpo riceve una forza applicata dal secondo corpo della stessa grandezza ma nella direzione opposta. La terza legge di Newton può quindi essere espressa con la seguente formula :
Oro
è la forza che il corpo 1 esercita verso il corpo 2. E
è la forza che il corpo 2 esercita sul corpo 1.
Quindi, affinché l’equazione della terza legge di Newton sia soddisfatta, le due forze devono avere lo stesso modulo ma il loro segno deve essere opposto, o in altre parole, le forze devono essere opposte.
La prima forza prodotta è detta anche forza d’azione . Allo stesso modo, la forza che risulta da una reazione alla prima forza esercitata è chiamata forza di reazione .
Esempi della terza legge di Newton
Ora che conosciamo la definizione della terza legge di Newton, diamo un’occhiata a diversi esempi reali per comprendere appieno il concetto.
- Un tipico esempio della terza legge di Newton è una persona che esercita una forza su un muro. Quando applichiamo una forza al muro, questa esercita un’altra forza della stessa entità sulla persona. Pertanto, la persona non sarà in grado di spostare il muro ma noterà che viene spinta indietro a causa della forza di reazione che il muro esercita su di lei.
- Un altro esempio del principio di azione e reazione è la forza normale. La Terra esercita una forza gravitazionale che ci spinge verso il centro del pianeta, poiché la forza normale è la forza di reazione che la terra esercita sulle persone e si oppone a questa forza. Quindi grazie alla forza normale possiamo rimanere sulla superficie della Terra.
- Infine, quando saltiamo, stiamo effettivamente esercitando una forza sul terreno, e poi il terreno reagisce ed esercita su di noi una forza della stessa grandezza, spingendoci verso l’alto. Quindi, maggiore è la forza che esercitiamo sul terreno, maggiore sarà la forza che il terreno eserciterà su di noi e quindi più salteremo.
Si noti che la terza legge di Newton non significa che le due forze si oppongono e quindi si annullano a vicenda. Piuttosto, la forza d’azione agisce su un corpo e la forza di reazione agisce su un altro corpo.
Inoltre, la forza d’azione e la forza di reazione, pur avendo la stessa grandezza, non hanno lo stesso effetto poiché agiscono su corpi diversi. Seguendo il primo esempio spiegato sopra, quando una persona esercita una forza su un muro, ovviamente non lo sposta, tuttavia è la forza di reazione che il muro esercita sulla persona a spostarlo.
Esercizi risolti della terza legge di Newton
Esercizio 1
Se su un oggetto con una massa di 4 kg viene esercitata una forza verticale verso il basso di 15 N, quale forza deve esercitare il terreno affinché l’oggetto sia in equilibrio?
L’oggetto sarà in equilibrio se non si muove e affinché ciò accada è necessario che il terreno eserciti una forza che contrasti la forza del peso dell’oggetto più la forza applicata.
Quindi calcoliamo prima il peso dell’oggetto:
La somma delle due forze che spingono l’oggetto verso il basso è quindi:
In conclusione, affinché l’oggetto sia in equilibrio, il terreno deve esercitare una forza verticale verso l’alto di 54,24 N sull’oggetto.
Esercizio 2
Un corpo di 0,3 kg è sospeso ad un filo, analogamente, un altro corpo di 0,1 kg è sospeso al precedente tramite un altro filo, come mostrato nell’immagine seguente. Se viene esercitata una forza di 6 N verso l’alto, qual è l’accelerazione dell’intero sistema? E qual è la tensione del secondo filo?
In questo caso dobbiamo utilizzare la seconda legge di Newton e la terza legge di Newton per risolvere il problema.
Per prima cosa calcoleremo la forza del peso che agisce su ciascun corpo:
Applichiamo ora l’equazione della seconda legge di Newton all’intero sistema:
Sostituiamo i dati e cancelliamo l’accelerazione per trovarne il valore:
D’altra parte, la forza che il corpo 1 esercita sul corpo 2 sarà opposta alla forza che il corpo 2 esercita sul corpo 1. Inoltre, poiché conosciamo l’accelerazione del corpo 2 e il suo peso, riformuliamo l’equazione delle forze ma questa volta solo sul corpo 2:
In sintesi, l’accelerazione del sistema è 5,2 m/s 2 e la tensione della seconda corda è 1,5 N.