De derde wet van newton (of principe van actie en reactie)

In dit artikel wordt uitgelegd wat de derde wet van Newton, ook wel bekend als het principe van actie en reactie, is en wat deze zegt. U zult voorbeelden van de derde wet van Newton en de wiskundige formule ervan kunnen zien. Daarnaast kun je oefenen met stap-voor-stap opgeloste oefeningen van de derde wet van Newton.

Wat is de derde wet van Newton?

In de natuurkunde luidt de derde wet van Newton , ook wel het principe van actie en reactie genoemd, als volgt:

Met andere woorden: als lichaam A een horizontale kracht van 10 N naar rechts uitoefent op lichaam B, zal lichaam B een horizontale kracht van 10 N naar links uitoefenen op lichaam A.

Daarom zijn de krachten tussen twee lichamen of systemen altijd gelijk, maar in tegengestelde richtingen.

Logischerwijs wordt het principe van actie en reactie de derde wet van Newton genoemd, ter ere van de natuurkundige Isaac Newton, die deze wet voor het eerst formuleerde. In totaal zijn er drie wetten van Newton:

• Newton’s eerste wet of traagheidsprincipe.
• De tweede wet van Newton of het fundamentele principe van de dynamiek.
• Newtons derde wet of principe van actie-reactie.

U kunt nagaan wat elke wet van Newton is op onze website, ingenierizado.com.

Formule voor de derde wet van Newton

De derde wet van Newton (of principe van actie en reactie) zegt dat als een lichaam een kracht uitoefent op een ander lichaam, het eerste lichaam een kracht ontvangt die door het tweede lichaam wordt uitgeoefend van dezelfde grootte maar in de tegenovergestelde richting. De derde wet van Newton kan daarom worden uitgedrukt met de volgende formule :

Goud

is de kracht die lichaam 1 uitoefent op lichaam 2. En

is de kracht die lichaam 2 uitoefent op lichaam 1.

Dus om aan de vergelijking van de derde wet van Newton te voldoen, moeten de twee krachten dezelfde modulus hebben, maar hun teken moet tegengesteld zijn, of met andere woorden, de krachten moeten tegengesteld zijn.

De eerste geproduceerde kracht wordt ook wel de actiekracht genoemd. Op dezelfde manier wordt de kracht die het gevolg is van een reactie op de eerste uitgeoefende kracht reactiekracht genoemd.

Voorbeelden van de derde wet van Newton

Nu we de definitie van de derde wet van Newton kennen, kunnen we een aantal praktijkvoorbeelden bekijken om het concept volledig te begrijpen.

1. Een typisch voorbeeld van de derde wet van Newton is dat een persoon een kracht uitoefent op een muur. Wanneer je een kracht op de muur uitoefent, oefent deze een andere kracht van dezelfde grootte uit op de persoon. Daarom zal de persoon de muur niet kunnen verplaatsen, maar zal hij merken dat hij wordt teruggeduwd vanwege de reactiekracht die de muur op hem uitoefent.
2. Een ander voorbeeld van het principe van actie en reactie is de normaalkracht. De aarde oefent een zwaartekracht uit die ons naar het centrum van de planeet duwt, aangezien de normaalkracht de reactiekracht is die de grond op mensen uitoefent en deze kracht tegengaat. Dankzij de normaalkracht kunnen we dus op het aardoppervlak blijven.
3. Tenslotte, als we springen, oefenen we feitelijk een kracht uit op de grond, en dan reageert de grond en oefent een kracht van dezelfde grootte op ons uit, waardoor we omhoog worden gestuwd. Dus hoe meer kracht we op de grond uitoefenen, hoe meer kracht de grond op ons zal uitoefenen en dus hoe meer we zullen springen.

Merk op dat de derde wet van Newton niet betekent dat de twee krachten tegengesteld aan elkaar zijn en elkaar daarom opheffen. In plaats daarvan werkt de actiekracht op het ene lichaam en de reactiekracht op een ander lichaam.

Bovendien hebben de actiekracht en de reactiekracht, hoewel ze dezelfde grootte hebben, niet hetzelfde effect, omdat ze op verschillende lichamen inwerken. In navolging van het eerste hierboven uitgelegde voorbeeld: wanneer een persoon een kracht op een muur uitoefent, beweegt deze deze uiteraard niet, maar de reactiekracht die de muur op de persoon uitoefent, beweegt deze wel.

Opgeloste oefeningen van de derde wet van Newton

Oefening 1

Als er een verticale neerwaartse kracht van 15 N wordt uitgeoefend op een object met een massa van 4 kg, welke kracht moet de grond dan uitoefenen om het object in evenwicht te brengen?

Het object zal in evenwicht zijn als het niet beweegt, en om dit te laten gebeuren moet de grond een kracht uitoefenen die de kracht van het gewicht van het object plus de uitgeoefende kracht tegenwerkt.

We berekenen dus eerst het gewicht van het object:

De som van de twee krachten die het object naar beneden duwen is daarom:

Concluderend moet de grond een opwaartse verticale kracht van 54,24 N op het object uitoefenen om in evenwicht te komen.

Oefening 2

Een lichaam van 0,3 kg hangt aan een draad, op dezelfde manier wordt een ander lichaam van 0,1 kg aan het vorige opgehangen aan een andere draad, zoals weergegeven in de volgende afbeelding. Als er een kracht van 6 N naar boven wordt uitgeoefend, wat is dan de versnelling van het hele systeem? En wat is de spanning van de tweede draad?

In dit geval moeten we de tweede wet van Newton en de derde wet van Newton gebruiken om het probleem op te lossen.

Eerst berekenen we de kracht van het gewicht dat op elk lichaam inwerkt:

We passen nu de vergelijking van de tweede wet van Newton toe op het hele systeem:

We vervangen de gegevens en wissen de versnelling om de waarde ervan te vinden:

Aan de andere kant zal de kracht die lichaam 1 uitoefent op lichaam 2 tegengesteld zijn aan de kracht die lichaam 2 uitoefent op lichaam 1. Omdat we bovendien de versnelling van lichaam 2 en zijn gewicht kennen, herformuleren we de vergelijkingskrachten, maar deze keer alleen op lichaam 2:

Samenvattend bedraagt de versnelling van het systeem 5,2 m/s ² en de spanning van de tweede snaar 1,5 N.