III - Закон Ньютона

Тема:  Третий закон Ньютона 

 Третий закон Ньютона (законе равенства действия и противодействия) может включать следующие разделы: формулировка закона, вывод, эксперимент, задачи на применение. 

Смысл закона: при взаимодействии двух тел возникает пара сил, равных по величине и противоположных по направлению. Одну из сил называют «силой действия», другую — «силой противодействия». 

Современная формулировка: силы взаимодействия двух материальных точек равны по величине, противоположно направлены и действуют вдоль прямой, соединяющей эти точки.

Формула: F₁ = -F₂, где F₁ — сила, с которой первое тело действует на второе («действие»), F₂ — сила, с которой второе тело действует на первое («противодействие»).

Важно: силы, возникающие при взаимодействии, имеют одинаковую природу, но приложены к разным телам, поэтому не компенсируют друг друга.

Все силы в природе всегда возникают парами. Если появилась одна сила, то обязательно появится противоположно направленная ей вторая сила, действующая со стороны первого тела на второе.

Ускорения тел в разных инерциальных системах отсчёта одинаковы — меняются перемещения, скорости, но ускорения — нет. Масса тел тоже не зависит от выбора системы отсчёта, а значит, и сила не будет зависеть от этого. 

Эксперимент

Некоторые опыты, подтверждающие третий закон Ньютона:

·         Опыт с динамометрами. Два демонстрационных динамометра на штативе, на стержни динамометров надеты круглые столики с плоскими керамическими магнитами. До начала опыта динамометры были разведены на такое расстояние, при котором силы взаимодействия магнитов были практически равны нулю. Когда один из динамометров стали приближать к другому, их стрелки начали отклоняться от нуля в разные стороны — это означает, что силы, с которыми магниты действуют друг на друга, противоположны по направлению.

·         Опыт, в котором силы взаимодействия измеряются в процессе движения взаимодействующих тел. Самодвижущийся игрушечный трактор тянет на буксире металлическую коробку с грузом. В качестве буксирного троса использованы сцепленные друг с другом трубчатые динамометры, один из которых прикреплён к трактору, а второй — к коробке. Показания динамометров одинаковы, значит, движущиеся трактор и коробка действуют друг на друга с равными по модулю силами.

Пример задачи на применение третьего закона Ньютона: во время перетягивания каната одна команда тянет его с силой 250 Н, а вторая — с неизвестной. Нужно найти силу, с которой вторая команда тянет канат, если обе команды в результате стоят неподвижно. Решение: так как сила действия равна силе противодействия, чтобы обе команды не двигались с места, вторая команда должна тянуть канат с равной силой. Именно сила 250 Н, с которой вторая команда воздействует на канат, позволит удерживать команды в неподвижном положении.