Третий закон Ньютона
В своём первом законе Ньютон описал движение тела, не подверженного действию других тел. В этом случае тело либо сохраняет своё состояние покоя, либо движется равномерно и прямолинейно (относительно инерциальной системы отсчёта).
Во втором законе Ньютона речь идёт о прямо противоположной ситуации. Теперь на данное тело действуют внешние тела, причём их количество может быть произвольным. Под действием окружающих тел рассматриваемое тело начинает двигаться с ускорением, причём произведение массы данного тела на его ускорение оказывается равным действующей силе.
Сформулировав эти два закона, Ньютон обратился к анализу ситуации, когда во взаимодействии участвуют только два тела. Допустим, имеются два тела и , которые притягивают друг друга с силами и . Может ли одна из этих сил быть больше другой? Размышление над этой проблемой привело Ньютона к выводу, что такого быть не может: силы взаимодействия двух тел всегда равны друг другу.
Следует помнить, что силы, о которых говорится в законе Ньютона, никогда не уравновешивают друг друга, поскольку они приложены к разным телам (рис. 24). Две равные по модулю и противоположно направленные силы уравновешивают друг друга в том случае, если они приложены к одному телу. Тогда их равнодействующая равна нулю, и тело при этом находится в равновесии, т. е. либо покоится, либо движется равномерно и прямолинейно.
Опыты подтверждают вывод Ньютона. Если, например, взять две тележки и на одной из них закрепить магнит, а на другой кусок железа, а затем соединить их с динамометрами, то мы увидим, что показания этих приборов совпадут (рис. 25). Это означает, что сила, с которой магнит притягивает к себе железо, равна по величине силе, с которой железо притягивает к себе магнит. Эти силы равны по абсолютной величине и противоположны по направлению: сила притяжения к магниту направлена влево, а сила притяжения к железу — вправо.
Итак, третий закон Ньютона на более привычном для нас языке может быть сформулирован так:
Силы, с которыми взаимодействуют любые два тела, всегда равны по величине и противоположны по направлению.
Математически он записывается в следующем виде:
Знак «минус» показывает, что векторы сил направлены в противоположные стороны. Используя второй закон Ньютона, можно записать:
Отсюда следует, что
Таким образом, отношение модулей ускорений двух взаимодействующих тел определяется исключительно их массами (чем меньше масса тела, тем большее ускорение оно приобретает) и не зависит от природы сил взаимодействия.
Третий закон Ньютона обосновывает введение самого термина «взаимодействие»: если одно тело действует на другое, то второе также действует на первое. Другими словами, не может быть такого, чтобы одно тело на другое действовало, а второе на первое — нет.
Эта лекция взята со страницы лекций по всем темам предмета физика:
Возможно эти страницы вам будут полезны:
Плотность вещества в физике |
Второй закон Ньютона в физике |
Закон всемирного тяготения в физике |
Сила тяжести в физике |