Девятый класс → Механика → Законы силы и движения ↓
Третий закон Ньютона
Третий закон Ньютона является одним из важных принципов физики, который объясняет, как работают силы. Сформулированный Сэром Исааком Ньютоном в XVII веке, этот закон гласит:
«На каждое действие всегда есть равная и противоположная реакция.»
Это означает, что силы всегда действуют парами. Всякий раз, когда один объект оказывает силу на другой объект, второй объект также оказывает силу равной величины и в противоположном направлении на первый объект.
Понимание действия и реакции
Основными компонентами третьего закона Ньютона являются силы действия и реакции. Давайте разберем эти термины:
- Сила действия: Сила, оказываемая первым объектом на второй объект.
- Сила реакции: Сила, оказываемая вторым объектом на первый объект, равная силе действия, но в противоположном направлении.
Важно понимать, что эти силы не действуют на один и тот же объект, и поэтому они не компенсируют друг друга.
Простые примеры третьего закона Ньютона
Пример 1: Ходьба
Когда вы идете, ваша нога толкает землю назад. Это сила действия. Согласно третьему закону Ньютона, земля толкает вашу ногу вперед с равной и противоположной силой, называемой силой реакции. Именно эта сила движения ведет вас вперед.
Нога оказывает силу на землю → Земля оказывает равную и противоположную силу на ногу
Пример 2: Прыжок
Когда вы прыгаете с трамплина, вы толкаете доску вниз ногами (действие). Трамплин толкает вас вверх с равной и противоположной силой (реакция). Поэтому вы можете высоко подпрыгнуть в воздух.
Ноги толкают доску вниз → Доска толкает ноги вверх
Пример 3: Воздушный шар
Надутая воздушный шар движется в воздухе благодаря силам действия и реакции. Когда воздух выходит из шара, он оказывает силу назад (действие), и шар движется вперед с равной и противоположной силой (реакция).
Воздух толкает назад → Шар движется вперед
Визуализация с помощью диаграмм
Давайте воспользуемся графическим представлением, чтобы лучше понять эти взаимодействия:
Диаграмма ходьбы:
Диаграмма воздуха:
Примеры текста для углубленного понимания
Космическое путешествие
Когда ракета стартует, она выбрасывает газы из своего двигателя с высокой скоростью (сила действия). В ответ, ракета получает толчок вверх с равной силой в противоположном направлении (сила реакции). Этот принцип позволяет космическим кораблям и ракетам путешествовать в космосе.
Ракета выпускает газы вниз → Газы толкают ракету вверх
Отскакивание мяча
Когда мяч ударяется о землю, он оказывает силу на поверхность (сила действия). Земля оказывает реакционную силу на мяч, что заставляет мяч отскочить назад.
Мяч толкает землю → Земля толкает мяч
Математическое представление
В количественном выражении, если:
F_{действие} = - F_{реакция}
Это уравнение показывает, что силы равны по величине, но противоположны по направлению. На совокупную систему из двух взаимодействующих объектов нет чистой силы.
Применение в реальной жизни
Третий закон Ньютона не только принцип теоретической ценности; он имеет практическое применение в различных областях, таких как инженерия, физика, биомеханика и даже в повседневной жизни.
Автомобиль
В автомобилях, когда вы разгоняетесь, колеса толкают дорогу назад (действие), а дорога толкает машину вперед (реакция). Аналогично, тормоза работают, потому что тормозные колодки оказывают силу на вращающиеся колеса, чтобы замедлить их, и колеса оказывают равную силу обратно на тормозные колодки.
Колеса толкают дорогу назад → Дорога толкает колеса вперед
Плавание и гребля
При гребле лодкой, весла толкают воду назад с силой действия, и вода толкает весла вперед с противоположной реакционной силой, заставляя лодку двигаться вперед. В плавании руки и ноги толкают воду назад, и вода толкает пловца вперед, заставляя его двигаться вперед.
Весла толкают воду назад → Вода толкает весла вперед
Резюме
Третий закон Ньютона — это фундаментальный принцип, который утверждает, что каждое действие имеет равное и противоположное противодействие. Он помогает нам понять, что силы не изолированы и всегда являются частью взаимодействия между различными объектами. Этот закон очевиден в повседневной деятельности, такой как ходьба, прыжки и занятия спортом, а также в сложных системах, таких как ракеты и промышленное оборудование.
Универсальность этого закона во множестве сценариев подчеркивает его значимость как краеугольного камня в изучении и применении физики. Понимая и применяя третий закон Ньютона, мы можем получить более полное представление о силах, действующих в окружающем нас мире.