Взаимодействие тел. Третий закон Ньютона

План урока

Взаимодействие тел. Третий закон Ньютона

Цели урока

узнать, в чём заключается суть третьего закона Ньютона
уметь применять третий закон Ньютона при решении задач

Разминка

Представьте, что вы давите руками на стену с некоторой силой. Давит ли стена на вас?
Возможна ли такая ситуация, когда первый магнит притягивается ко второму, а второй к первому нет?

Взаимодействие тел. Третий закон Ньютона

Рис. 1. К выводу третьего закона Ньютона

Представьте атлета, неподвижно держащего гирю массой m
в руках (рис. 1). Ясно, что атлет действует на гирю с некоторой силой ${\vec{F}}_{1}$ , направленной вертикально вверх. Жизненный опыт нам подсказывает, что и гиря тоже должна действовать на руку атлета и тянуть её вниз с силой ${\vec{F}}_{2}$ . Или другой пример. Несильно нажмите своим пальцем на стол: вы почувствуете, как и стол давит на ваш палец в ответ.

Оказывается, что силы в природе всегда возникают парами. Если первое тело действует на второе, то и второе тело оказывает действие на первое. Отсюда можно сделать вывод, что действие двух тел друг на друга всегда имеет взаимный характер. Про такие тела говорят, что они взаимодействуют между собой.

Силы взаимодействия подчиняются закону, который сформулировал Исаак Ньютон. В настоящее время этот закон называют третьим законом Ньютона.

Третий закон Ньютона

Два тела взаимодействуют друг с другом с силами:

1) равными по модулю;
2) противоположными по направлению;
3) лежащими на одной прямой;

${\vec{F}}_{2} = - {\vec{F}}_{1}$ .

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

С помощью совместного использования второго и третьего законов Ньютона можно решить множество задач механики.

Пример 1

Пусть известно, что кран удерживает груз с силой $F_{1}$ = 50 кН. Нужно определить массу груза (рис. 2).

Решение

Рис. 2. К решению задачи о массе груза

Пусть кран прикладывает к грузу силу ${\vec{F}}_{1}$ , направленную вертикально вверх. Согласно третьему закону Ньютона, груз, в свою очередь, действует
на кран с силой
${\vec{F}}_{2}$ , направленной вертикально вниз. Третий закон Ньютона записывается следующим образом:

${\vec{F}}_{1} = - {\vec{F}}_{2}$ .

Сила ${\vec{F}}_{2}$ возникает за счёт того, что груз хочет упасть на землю, но кран ему не даёт этого сделать. Забегая немного вперёд, скажем, что сила ${\vec{F}}_{2}$ в данной задаче может быть найдена как сила тяжести груза, которая рассчитывается по формуле $F = m \cdot g$ , где $g \approx 10 \frac{м}{с^{2}}$ — ускорение свободного падения.

В конечном итоге для модулей сил можно записать

$F_{1} = F_{2} = m g$ ,

откуда

$m = \frac{F_{1}}{g} = \frac{50 000}{10} = 5 000 кг = 5 т$ .

Подробнее с силой тяжести мы познакомится в следующем параграфе.

Ответ: $5 тонн$ .

Итоги

Если первое тело действует на второе, то и второе действует на первое.
Третий закон Ньютона : два тела взаимодействуют друг с другом с силами: 1) равными по модулю; 2) противоположными по направлению;
3) лежащими на одной прямой; ${\vec{F}}_{2} = - {\vec{F}}_{1}$ .

Упражнение 1

1. Какую силу развивает спортсмен на рисунке 1, если масса гири равна 16 кг?

Контрольные вопросы

1. Приведите примеры взаимодействия тел в жизни и технике.
2. Сформулируйте третий закон Ньютона.
3. Справедлив ли третий закон Ньютона в неинерциальных системах отсчёта?

Ответы

Упражнение 1

1. F = 160 Н

Конспект урока: Взаимодействие тел. Третий закон Ньютона

Динамика

Взаимодействие тел. Третий закон Ньютона