▷ Третий закон Ньютона (принцип действия и противодействия)

В этой статье объясняется, что такое третий закон Ньютона, также известный как принцип действия и противодействия, и что он говорит. Вы сможете увидеть примеры третьего закона Ньютона, а также его математическую формулу. Кроме того, вы можете попрактиковаться, выполняя пошаговые упражнения третьего закона Ньютона.

В чем заключается третий закон Ньютона?

В физике третий закон Ньютона , также называемый принципом действия и противодействия, гласит следующее:

Если одно тело действует на другое тело с силой, то оно окажет на первое тело силу той же величины и направления, но в противоположном направлении.

Другими словами, если тело А прикладывает горизонтальную силу 10 Н вправо к телу В, тело В будет оказывать горизонтальное усилие 10 Н влево к телу А.

Следовательно, силы между двумя телами или системами всегда равны, но направлены в противоположные стороны.

Логично, что принцип действия и противодействия называется третьим законом Ньютона в честь физика Исаака Ньютона, впервые сформулировавшего этот закон. Всего существует три закона Ньютона:

Первый закон Ньютона или принцип инерции.
Второй закон Ньютона или фундаментальный принцип динамики.
Третий закон Ньютона или принцип действия-противодействия.

Вы можете проверить, что представляет собой каждый закон Ньютона, на нашем сайте ingenierizado.com.

Формула третьего закона Ньютона

Третий закон Ньютона (или принцип действия и противодействия) гласит, что если одно тело оказывает силу на другое тело, то первое тело воспринимает силу, приложенную вторым телом той же величины, но в противоположном направлении. Таким образом, третий закон Ньютона можно выразить следующей формулой :

Золото

$F_{12}$

— это сила, с которой тело 1 действует на тело 2. И

$F_{12}$

Сила, с которой тело 2 действует на тело 1.

Итак, чтобы уравнение третьего закона Ньютона выполнялось, две силы должны иметь одинаковый модуль, но их знак должен быть противоположным, или, другими словами, силы должны быть противоположны.

Первая возникшая сила также называется силой действия . Точно так же сила, возникающая в результате реакции на первую приложенную силу, называется силой реакции .

Примеры третьего закона Ньютона

Теперь, когда мы знаем определение третьего закона Ньютона, давайте рассмотрим несколько реальных примеров, чтобы полностью понять эту концепцию.

Типичный пример третьего закона Ньютона — человек, прилагающий силу к стене. Когда вы прикладываете силу к стене, на человека действует другая сила той же величины. Таким образом, человек не сможет сдвинуть стену, но заметит, что его отталкивает назад из-за силы реакции, которую на него оказывает стена.
Другим примером принципа действия и противодействия является нормальная сила. Земля оказывает гравитационную силу, которая толкает нас к центру планеты, поскольку нормальная сила — это сила реакции, которую земля оказывает на людей и противодействует этой силе. Итак, благодаря нормальной силе мы можем оставаться на поверхности Земли.
Наконец, когда мы прыгаем, мы фактически оказываем на землю силу, а затем земля реагирует и оказывает на нас силу той же величины, толкая нас вверх. Таким образом, чем больше силы мы прилагаем к земле, тем больше силы земля будет оказывать на нас и, следовательно, тем больше мы будем прыгать.

Обратите внимание, что третий закон Ньютона не означает, что две силы противостоят друг другу и, следовательно, уравновешивают друг друга. Скорее, сила действия действует на одно тело, а сила реакции — на другое тело.

Более того, хотя сила действия и сила реакции имеют одинаковую величину, они не оказывают одинакового эффекта, поскольку действуют на разные тела. Следуя первому примеру, объясненному выше, когда человек прилагает силу к стене, он, очевидно, не перемещает ее, однако сила реакции, которую стена оказывает на человека, перемещает ее.

Решенные упражнения третьего закона Ньютона.

Упражнение 1

Если на тело массой 4 кг действует вертикальная направленная вниз сила 15 Н, какую силу должна оказывать земля, чтобы тело находилось в равновесии?

увидеть решение

Объект будет находиться в равновесии, если он не движется, и чтобы это произошло, земля должна оказывать силу, которая противодействует силе веса объекта плюс приложенной силе.

Итак, сначала рассчитаем вес объекта:

$P=m\cdot g=4\cdot 9,81=39,24 \ N$

Таким образом, сумма двух сил, толкающих объект вниз, равна:

$F=15+39,24=54,24\ N$

В заключение отметим, что земля должна оказывать на объект восходящую вертикальную силу 54,24 Н, чтобы он находился в равновесии.

Упражнение 2

Тело массой 0,3 кг подвешивается на нити, аналогично другое тело массой 0,1 кг подвешивается к предыдущему на другой нити, как показано на следующем изображении. Каково ускорение всей системы, если вверх приложена сила 6 Н? А какое напряжение у второго провода?

увидеть решение

В этом случае нам нужно использовать второй закон Ньютона и третий закон Ньютона для решения проблемы.

Сначала рассчитаем силу веса, действующую на каждое тело:

$P=m\cdot g$

$P_1=m_1\cdot g=0,3\cdot 9,81=2,94\N$

$P_2=m_2\cdot g=0,1\cdot 9,81=0,98\N$

Теперь применим уравнение второго закона Ньютона ко всей системе:

$\displaystyle \sum F=m\cdot a$

$6-P_1-P_2=m\cdot a$

Подставляем данные и стираем ускорение, чтобы найти его значение:

$6-2.94-0.98=(0.3+0.1)\cdot a$

$2,08=0,4\cdot a$

$a=\cfrac{2.08}{0.4}=5.2\ \cfrac{m}{s^2}$

С другой стороны, сила, которую тело 1 оказывает на тело 2, будет противоположна силе, которую тело 2 оказывает на тело 1. Кроме того, поскольку мы знаем ускорение тела 2 и его вес, мы переформулируем уравнение сил, но на этот раз только на теле 2:

$\displaystyle \sum F=m\cdot a$

$T-P_2=m_2\cdot a$

$T-0,98=0,1\cdot 5,2$

$T=0,52+0,98$

$T=1,5\N$

Таким образом, ускорение системы составляет 5,2 м/с ² , а натяжение второй струны — 1,5 Н.

Третий закон ньютона (или принцип действия и противодействия)