Trečiasis Niutono įstatymas: paaiškinimas, paraiškos, eksperimentai ir pratimai
Trečiasis Niutono įstatymas, dar vadinamas veikimo ir reakcijos įstatymu, nurodo, kad kai vienas objektas daro jėgą kitam, pastaroji taip pat daro įtaką vienodos apimties ir krypties bei priešinga kryptimi.
Isaacas Newtonas 1686 m. Paskelbė savo tris įstatymus savo knygoje „ Philosophiae Naturalis Principia Mathematica“ arba „Natūralaus filosofijos matematiniai principai“.
Taigi toliau vykstantis judėjimas yra abiejų riedutininkų atskyrimas priešingomis kryptimis. Iš esmės, čiuožėjai buvo ramioje trasos viduryje. Kiekvienas iš jų turi jėgą, kuri suteikia pagreitį, kai rankos liečiasi ir trunka stumti.
Po to riedutininkai pasitraukia vienas nuo kito vienodai tiesiu judesiu, nes nesubalansuotos jėgos nebeveikia. Kiekvieno čiuožėjo greitis bus kitoks, jei jų masė taip pat skiriasi.
Nustatytas pratimas
Norint išspręsti problemas, kuriose turi būti taikomi Niutono įstatymai, būtina atidžiai atkreipti į objektą veikiančias jėgas. Šis brėžinys vadinamas „laisvos kūno schema“ arba „izoliuota kūno diagrama“. Šioje diagramoje neturėtų būti rodomos jėgos, kurias kūnas daro kitiems objektams.
Jei problemoje yra daugiau nei vienas objektas, būtina kiekvienam objektui parengti laisvą kūno schemą, prisimindami, kad veiksmo reakcijos poros veikia skirtingais organais.
1 - Ankstesnės sekcijos riedutojai turi atitinkamą masę m 1 = 50 kg ir m 2 = 80 kg. Jie stumia viena kitą pastovia 200 N jėga. Įtempimas trunka 0, 40 sekundės. Rasti:
a) greitis, kurį kiekvienas slidininkas įgyja paspaudus.
b) kiekvieno atskyrimo greitis
Sprendimas
a) Paimkite horizontalią teigiamą kryptį, kuri eina iš kairės į dešinę. Taikydami antrąjį Niutono įstatymą su vertėmis, kurias mes turime:
Antrajam slidininkui:
b) Apskaičiuojant greitį, kurį jie imasi tik atskirti vienodai pagreitinto tiesinio judesio kinematines lygtis:
Pradinis greitis yra 0, nes jie buvo ramybės viduryje:
v f = ne
v f1 = a 1 t = -4 m / s2. 0, 40 s = -1, 6 m / s
v f2 = a 2 t = +2, 5 m / s2. 0, 40 s = +1 m / s
Rezultatai
Kaip tikėtasi, asmuo, kuris bus lengvesnis, įgyja didesnį pagreitį ir todėl didesnį greitį. Dabar pagal kiekvienos čiuožyklos greitį stebėkite toliau pateiktą informaciją apie tešlos produktą:
m 1 v 1 = 50 kg. (-1, 6 m / s) = - 80 kg.m / s
m 2 v 2 = 80 kg. 1 m / s = +80 kg / s
Abiejų produktų suma yra 0. Masės pagal greitį produktas vadinamas judėjimo suma P. Tai vektorius, turintis tą pačią kryptį ir greičio jausmą. Kai čiuožėjai buvo ramūs ir jų rankos susiliejo, galima manyti, kad jie sudarė tą patį objektą, kurio judėjimas buvo:
P o = (m 1 + m 2 ) v o = 0
Pasibaigus stūmimui, riedutininkų sistemos judėjimo dydis vis dar yra 0. Todėl išlaikomas judėjimo dydis.
Trečiojo Niutono įstatymo pavyzdžiai kasdieniame gyvenime
Ėjimas
Ėjimas yra vienas iš kasdienių veiksmų, kuriuos galima atlikti. Atidžiai stebint, vaikščiojimas reikalauja, kad pėdos būtų stumiamos į žemę, kad jis grįžtų lygiaverte ir priešinga jėga vaikščiojimo kojos pėdoje.
Būtent tokia jėga leidžia žmonėms vaikščioti. Skrydžio metu paukščiai veikia ore, o oras verčia sparnus taip, kad paukštis būtų stumiamas į priekį.
Automobilio judėjimas
Automobilyje ratai turi jėgų ant dangos. Dėl dangos reakcijos tai daro padangas, kurios vairuoja automobilį į priekį.
Sportas
Sporto praktikoje veiksmo ir reakcijos jėgos yra daug ir aktyviai dalyvauja.
Pavyzdžiui, pažiūrėkime sportininką su jo pėdomis ant starterio bloko. Blokas suteikia normalią jėgą, reaguodama į tai, ką sportininkas jam daro. Dėl šio normalaus ir bėgiko svorio susidaro horizontali jėga, leidžianti sportininkui judėti į priekį.
Gaisro žarnos
Kitas pavyzdys, kuriame yra trečiasis Niutono įstatymas, yra gaisrinėse, kuriose yra gaisrinės žarnos. Šių didžiųjų žarnų gale yra antgalio rankena, kurią gaisrininkas turi laikyti, kai išeina vandens srovė, kad išvengtų grįžimo, kuris atsiranda, kai vanduo išeina visą greitį.
Dėl tos pačios priežasties patogu pririšti laivus prie doko prieš išvykdami iš jų, nes važiuojant į prieplauką laivui suteikiama jėga, kuri ją perkelia.
