Третий закон Ньютона
Во всех случаях, когда какое-либо тело действует на другое, имеет место не одностороннее действие, а взаимодействие тел. Силы такого взаимодействия между телами имеют одинаковую природу, появляются и исчезают одновременно. При взаимодействии двух тел оба тела получают ускорения, направленные по одной прямой в противоположные стороны. Так как a1/a2=m2/m1, то m1a1=m2a2, или в векторном виде
m1а1=-m2a2.
Согласно второму закону Ньютона, m1а1=F1 и m2а2=F2. Тогда из формулы m1а1=-m2a2. следует, что
F1=-F2.
Равенство F1=-F2 выражает третий закон Ньютона: тела взаимодействуют друг с другом силами, равными по модулю и противоположными по направлению.
Каждая из сил взаимодействия приложена к тому телу, на которое она действует, т. е. эти силы приложены к разным телам. Следовательно, силы взаимодействия между телами не могут уравновесить (скомпенсировать) друг друга.
Приведем примеры, иллюстрирующие третий закон Ньютона. Возьмем в руки два одинаковых динамометра, сцепим их крюками и будем тянуть в разные стороны. Оба динамометра покажут одинаковые по модулю силы натяжения, т. е. F1=-F2.
Поставим на горизонтальную поверхность две одинаковые тележки и с помощью двух одинаковых динамометров прикрепим их к вертикальным стойкам. На одну тележку положим кусок железа, а на другую - магнит . Мы увидим, что обе тележки сдвинутся навстречу друг другу и оба динамометра покажут одинаковые силы взаимодействия, т. е. F1=-F2. Следовательно, с какой силой магнит притягивает кусок железа, с такой же силой и железо притягивает к себе магнит.
Приведенные примеры показывают, что третий закон Ньютона выполняется как в случае взаимодействия тел при непосредственном контакте, так и при взаимодействии посредством поля. Третий закон Ньютона, так же как и первый и второй законы динамики, выполняется только в инерциальных системах отсчета.
Вопросы для самоконтроля:
- Может ли какое-либо тело действовать на другое, не испытывая с его стороны противодействия?
- Как направлены ускорения тел, взаимодействующих между собой?
- Как записывают и формулируют третий закон Ньютона?
- Могут ли уравновесить друг друга силы, с которыми взаимодействуют, между собой тела?
- Приведите примеры проявления третьего закона Ньютона при взаимодействии тел путем непосредственного контакта и при их взаимодействии на расстоянии (посредством поля).
- Во всех ли системах отсчета выполняется третий закон Ньютона?
|