Третий закон Ньютона
Нельзя толкать, не получив ответного удара
- Толкните тяжелую стену, и вы почувствуете, что она толкает вас — достаточно сильно, чтобы отъехать назад.
- Каждая сила — это одна половина пары; одиночного толчка не существует.
- Третий закон Ньютона: если A толкает B, то B толкает A равномерно и в противоположном направлении.
- Именно благодаря этому летят ракеты, плавают пловцы и вообще можно ходить.
Закон в символах
- Для любого взаимодействия между двумя телами: $\vec F_{A\to B} = -\,\vec F_{B\to A}$.
- Равные по величине, противоположные по направлению — всегда, без исключений.
- Он справедлив, независимо от того, неподвижны объекты, движутся, тяжелые или легкие.
- Пара появляется и исчезает вместе, в один и тот же момент времени.
Вы давите на стену с силой $50\ \text{N}$. С какой силой стена давит в ответ?
По третьему закону реакция равна по величине: стена давит в ответ с $50\ \text{N}$.
Третий закон Ньютона гласит, что силы образуют пары равных и ____.
Равные по модулю, противоположные по направлению: $\vec F_{A\to B} = -\vec F_{B\to A}$.
Пара действует на разные объекты
- Две силы в паре действуют на разные тела — одна на A, другая на B.
- Именно поэтому они не сокращаются: сокращение происходит только для сил, действующих на один и тот же объект.
- Чтобы найти движение B, учитывайте только силы, действующие на B.
- Реактивная сила действует на A, поэтому она никогда не появляется в диаграмме свободного тела B.
Две силы пары действия и противодействия действуют на один и тот же объект.
Они действуют на разные объекты — одна на A, другая на B. Вот почему они не компенсируют друг друга.
Почему силы действия и противодействия не компенсируют друг друга?
Силы компенсируются только тогда, когда действуют на одно и то же тело. Действие и противодействие действуют на два разных тела.
Третий закон повсюду
- Ходьба: ваша стопа толкает землю назад; земля толкает вас вперед.
- Плавание: вы толкаете воду назад; вода толкает вас вперед.
- Ракеты: двигатели выталкивают газы вниз; газы толкают ракету вверх.
- В каждом случае именно маленькое «реактивное» действие на самом деле приводит вас в движение.
Пары по третьему закону
Силы по третьему закону Ньютона равны, противоположны по направлению и действуют на разные объекты. Распределите каждое утверждение.
Ракета выталкивает отработавшие газы назад с $2000\ \text{N}$. С какой силой газы толкают ракету вперед, в $\text{N}$?
Реакция равна и противоположна: газы толкают ракету вперед с $2000\ \text{N}$ тяги.
Выберите все примеры, основанные на третьем законе Ньютона.
Плавание, ходьба и ракеты все используют реакцию среды. У лежащей книги тоже есть пары действия-реакции, но её движение не обусловлено ими.
Действие и противодействие никогда не компенсируют друг друга, потому что они действуют на разные объекты. Распространенная ошибка — сказать: «силы равны и противоположны, значит, ничего не движется». Они действительно равны и противоположны, но действуют на два отдельных тела, поэтому каждое тело может ускоряться.
Двигатель ракеты выталкивает выхлопные газы назад с $2000\ \text{N}$.
- Согласно третьему закону, газы толкают ракету вперед с $2000\ \text{N}$.
- Эта сила, действующая на ракету вперед, является тягой, которая запускает ее.
Третий закон Ньютона: $\vec F_{A\to B} = -\vec F_{B\to A}$ — силы всегда возникают парами равных по модулю и противоположных по направлению. Эти две силы действуют на разные объекты, поэтому они никогда не компенсируются. Ходьба, плавание и работа ракет основаны на том, что вы толкаете что-то, а это что-то толкает вас в ответ.