▷ ニュートンの第三法則（作用反作用の原理）

この記事では、作用と反作用の原理としても知られるニュートンの第 3 法則とは何か、またその内容について説明します。ニュートンの第 3 法則とその数式の例を確認できます。さらに、ニュートンの第 3 法則を段階的に解いた演習で練習することもできます。

ニュートンの第三法則とは何ですか?

物理学では、ニュートンの第 3 法則は作用と反作用の原理とも呼ばれ、次のように述べています。

物体が別の物体に力を及ぼす場合、その力は同じ大きさと方向で、最初の物体には反対方向の力を及ぼします。

つまり、物体 A が物体 B に対して右に 10 N の水平力を及ぼす場合、物体 B は物体 A に対して左に 10 N の水平力を及ぼします。

したがって、2 つの物体またはシステム間の力は常に等しいですが、方向は反対です。

論理的には、作用と反作用の原理は、この法則を最初に定式化した物理学者アイザックニュートンにちなんで、ニュートンの第 3 法則と呼ばれます。合計で、次の 3 つのニュートンの法則があります。

各ニュートンの法則が何であるかは、当社の Web サイト ingenierizado.com で確認できます。

ニュートンの第 3 法則 (または作用と反作用の原理) は、ある物体が別の物体に力を及ぼす場合、最初の物体は 2 番目の物体によって同じ大きさで反対方向に加えられる力を受けると述べています。したがって、ニュートンの第 3 法則は次の式で表すことができます。

金

$F_{12}$

は物体 1 が物体 2 に及ぼす力です。そして

$F_{12}$

は物体 2 が物体 1 に及ぼす力です。

したがって、ニュートンの第 3 法則の方程式が満たされるには、2 つの力の係数は同じである必要がありますが、符号が反対である必要があります。つまり、力が反対である必要があります。

最初に発生する力は、作用力とも呼ばれます。同様に、最初に加えた力に対する反作用によって生じる力を反力といいます。

ニュートンの第 3 法則の定義がわかったので、概念を完全に理解するためにいくつかの実例を見てみましょう。

ニュートンの第 3 法則の典型的な例は、壁に力を及ぼす人です。壁に力を加えると、同じ大きさの別の力が人に加わります。したがって、人は壁を動かすことはできませんが、壁が自分に及ぼす反力によって自分が押し戻されていることに気づきます。
作用反作用の原理のもう 1 つの例は垂直抗力です。垂直抗力は地面が人々に及ぼす反力であり、この力に対抗するため、地球は私たちを惑星の中心に向かって押す重力を及ぼします。したがって、垂直抗力のおかげで、私たちは地球の表面に留まることができます。
最後に、私たちがジャンプするとき、私たちは実際に地面に力を加えており、地面はそれに反応して同じ大きさの力を私たちに加え、私たちを上向きに推進させます。したがって、私たちが地面に及ぼす力が大きければ大きいほど、地面から私たちにかかる力も大きくなり、より多くのジャンプをすることになります。

ニュートンの第 3 法則は、2 つの力が互いに反対し、したがって互いに打ち消し合うことを意味するものではないことに注意してください。むしろ、作用力は 1 つの物体に作用し、反力は別の物体に作用します。

また、作用力と反力は同じ大きさですが、作用する物体が異なるため、同じ効果が得られるわけではありません。上で説明した最初の例に従うと、人が壁に力を加えると、当然壁は動かされませんが、壁が人に及ぼす反力によって壁が動きます。