Примеры на 3 закона ньютона

§ 48. Примеры применения третьего закона Ньютона.

В известной
игре «перетягивание каната» обе партии действуют друг на друга (через канат) с
одинаковыми силами, как это следует из закона действия и противодействия.
Значит, выиграет (перетянет канат) не та партия, которая сильнее тянет, а та,
которая сильнее упирается в Землю.

Рис. 72. Лошадь сдвинет и повезет нагруженные сани,
потому что со стороны дороги на ее копыта действуют большие силы трения, чем на
скользкие полозья саней

Как объяснить,
что лошадь везет сани, если, как это следует из закона действия и
противодействия, сани тянут лошадь назад с такой же по модулю силой , с какой лошадь
тянет сани вперед (сила )? Почему эти силы не уравновешиваются?
Дело в том, что, во-первых, хотя эти силы равны и прямо противоположны, они,
приложены к разным телам, а во-вторых, и на сани и на лошадь действуют еще и
силы со стороны дороги (рис. 72). Сила  со стороны лошади приложена к саням,
испытывающим, кроме этой силы, лишь небольшую силу трения  полозьев о снег;
поэтому сани начинают двигаться вперед. К лошади же, помимо силы со стороны
саней ,
направленной назад, приложены со стороны дороги, в которую она упирается
ногами, силы ,
направленные вперед и большие, чем сила со стороны саней. Поэтому лошадь тоже
начинает двигаться вперед. Если поставить лошадь на лед, то сила со стороны
скользкого льда будет недостаточна, и лошадь не сдвинет сани. То же будет и с
очень тяжело нагруженным возом, когда лошадь, даже упираясь ногами, не сможет
создать достаточную силу, чтобы сдвинуть воз с места. После того как лошадь
сдвинула сани и установилось равномерное движение саней, сила  будет
уравновешена силами  (первый закон Ньютона).

Подобный же
вопрос возникает и при разборе движения поезда под действием электровоза. И
здесь, как и в предыдущем случае, движение возможно лишь благодаря тому, что,
кроме сил взаимодействия между тянущим телом (лошадь, электровоз) и «прицепом»
(сани, поезд), на тянущее тело действуют со стороны дороги или рельсов силы, направленные
вперед. На идеально скользкой поверхности, от которой нельзя «оттолкнуться», ни
сани с лошадью, ни поезд, ни автомобиль не могли бы сдвинуться с места.

Рис.
73. При нагревании пробирки с водой пробка вылетает в одну сторону, а «пушка»
катится в противоположную сторону

Третий закон
Ньютона позволяет рассчитать явление отдачи при выстреле.
Установим на тележку модель пушки, действующую при помощи пара (рис. 73) или
при помощи пружины. Пусть вначале тележка покоится. При выстреле «снаряд»
(пробка) вылетает в одну сторону, а «пушка» откатывается в другую. Откат пушки
и есть результат отдачи. Отдача есть не что иное, как противодействие со
стороны снаряда, действующее, согласно третьему закону Ньютона, на пушку,
выбрасывающую снаряд. Согласно этому закону сила, действующая со стороны пушки
на снаряд, все время равна силе, действующей со стороны снаряда на пушку, и
направлена противоположно ей. Таким образом, ускорения, получаемые пушкой и
снарядом, направлены противоположно, а по модулю обратно пропорциональны
массам этих тел. В результате снаряд и пушка приобретут противоположно
направленные скорости, находящиеся в том же отношении. Обозначим скорость,
полученную снарядом, через , а скорость, полученную пушкой,
через ,
а массы этих тел обозначим через  и  соответственно. Тогда

Здесь и  — модули
скоростей.

Выстрел из
всякого оружия сопровождается отдачей. Старинные пушки после выстрела
откатывались назад. В современных орудиях ствол укрепляется на лафете не
жестко, а при помощи приспособлений, которые позволяют стволу отходить назад;
затем пружины снова возвращают его на место. В автоматическом огнестрельном
оружии явление отдачи используется для того, чтобы перезарядить орудие. При выстреле
отходит только затвор. Он выбрасывает использованную гильзу, а затем пружины,
возвращая его на место, вводят в ствол новый патрон. Этот принцип используется
не только в пулеметах и автоматических пистолетах, но и в скорострельных
пушках.

третий закон ньютона .

Физика — третий закон Ньютона

Нажми для просмотра

Лекция
базового
школьного
уровня.
Конструкти
вная
критика
приветству
ется.
группа
вконтакте:
 
 
 
Тэги:
 
Третий закон Ньютона | Физика 9 класс #12 | Инфоурок

Нажми для просмотра

Видеоуроки
являются
идеальными
помощникам
и при
изучении
новых тем,
закреплени
и
материала,
для
обычных…
 
 
 
Тэги:
 
Третий закон Ньютона

Нажми для просмотра

Третий
закон
Ньютона
говорит,
что
взаимодейс
твующие
тела
действуют
друг на
друга с
равными и
противопол
ожн…
 
 
 
Тэги:
 
Урок 54. Третий закон Ньютона. Принцип относительности Галилея

Нажми для просмотра

Урок
физики в
Ришельевск
ом лицее.
 
 
 
Тэги:
 
ТРЕТИЙ ЗАКОН НЬЮТОНА 9 класс физика Перышкин

Нажми для просмотра

ОГЭ по
физике —
все уроки
по
ФИЗИКЕ …
 
 
 
Тэги:
 
Физика — первый и второй законы Ньютона

Нажми для просмотра

Лекция
базового
школьного
уровня.
Конструкти
вная
критика
приветству
ется. В
последнем
примере
коробка…
 
 
 
Тэги:
 
Интерстелла 3 й Закон Ньютона!

Нажми для просмотра

Яндекс
против
гугл. Не в
кнопках
удобстве
дело! Но в
качестве
выдачи на
запрос. Где
яндекс
корыстен и
заключ…
 
 
 
Тэги:
 
Второй закон Ньютона

Нажми для просмотра

Второй
закон
Ньютона
связывает
изменение
импульса
движущегос
я тела с
величиной
действующе
й на это
тело…
 
 
 
Тэги:
 
3 закона Ньютона на примере велосипеда

Нажми для просмотра

3 закона
Ньютона на
примере
велосипеда
.
 
 
 
Тэги:
 
Первый закон Ньютона

Нажми для просмотра

«Всякое
тело
продолжает
удерживать
ся в
состоянии
покоя или
равномерно
го и
прямолиней
ного
движения,
пока…
 
 
 
Тэги:
 
Три закона Ньютона

Нажми для просмотра

Три закона
Ньютона —
это
настоящие
«три
кита»
современно
й механики.
Если вы не
сможете
разобратьс
я с
законам…
 
 
 
Тэги:
 
Физика 25. Третий закон Ньютона — Академия занимательных наук

Нажми для просмотра

Подпишитес
ь на канал
«Академи
я
Заниматель
ных
Наук» и
смотрите
новые
уроки: …
 
 
 
Тэги:
 
Сила Кориолиса

Нажми для просмотра

Во
вращающихс
я системах
отсчёта
свободно
движущиеся
тела
отклоняютс
я от
прямолиней
ной
траектории
, и это…
 
 
 
Тэги:
 
Визуализация гравитации

Нажми для просмотра

Перевод
предостави
ла Нюта:
Озвучка:
Научно-поп
лярная …
 
 
 
Тэги:
 
Физика — Магнитное поле

Нажми для просмотра

Магнитное
поле.
Лекция
базового
школьного
уровня.
группа
вконтакте
канал на
youtube …
 
 
 
Тэги:
 
Закон Паскаля и картезианский водолаз

Нажми для просмотра

Картезианс
кий
водолаз
тонет в
воде, когда
мы
увеличивае
м давление
внутри
сосуда, и
всплывает
при
уменьшени..
.
 
 
 
Тэги:
 
Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона | Физика 9 класс #10 | Инфоурок

Нажми для просмотра

Видеоуроки
являются
идеальными
помощникам
и при
изучении
новых тем,
закреплени
и
материала,
для
обычных…
 
 
 
Тэги:
 
Физика — энергия

Нажми для просмотра

Энергия.
Лекция
базового
школьного
уровня.
группа
вконтакте
канал на
youtube …
 
 
 
Тэги:
 
Физика — импульс и закон сохранения импульса

Нажми для просмотра

ФИЗИКА 9
класс ВСЕ
ТЕМЫ —
ОГЭ …
 
 
 
Тэги:
 
ЗАКОН ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ 9 класс гравитационная постоянная

Нажми для просмотра

Кулон.
Ампер.
Вольт.
Лекция
базового
школьного
уровня.
группа
вконтакте
канал на
youtube …
 
 
 
Тэги:
 
Физика — Кулон. Ампер. Вольт.

Нажми для просмотра

Движение
по
окружности
. Лекция
базового
школьного
уровня.
группа
вконтакте
канал на …
 
 
 
Тэги:
 
Физика — движение по окружности

Нажми для просмотра

Скачать
это видео
для своей
работы вы
можете по
ссылке: zakon
Полный …
 
 
 
Тэги:
 
Третий закон Ньютона

Нажми для просмотра

Урок
физики в
Ришельевск
ом лицее.
 
 
 
Тэги:
 
Урок 53. Простейшие задачи на законы Ньютона

Нажми для просмотра

Поддержать
рублём:
Озвучил: In
Cor Cadit
Группа ВК:
 …
 
 
 
Тэги:
 
Понять. Простить. — Третий закон Ньютона

Нажми для просмотра

Progress is
inevitable!Прог
есс
неизбежен!P
ayPal Webmoney
R762432467835,
Z282372329329 …
 
 
 
Тэги:
 
3 закона Ньютона и велосипед
Как сделать… Третий закон Ньютона

Нажми для просмотра

Учебный
советский
фильм для
учащихся
7-11 классов.
Третий
закон
Ньютона.
Импульс
тела.
 
 
 
Тэги:
 
ФИЗИКА| Все законы Ньютона в одной задаче

Нажми для просмотра

Сила
действия
равна силе
противодей
ствий. Всё
просто и
мало
применимо
в задачах?
Или есть
своё
второе
дно…
 
 
 
Тэги:
 
Третий закон Ньютона» rel=»spf-prefetch

Нажми для просмотра

Описание отсутсвует
 
 
 
Тэги:
 
Третий закон Ньютона, физический смысл » rel=»spf-prefetch

Кратко о законах Ньютона

Первый закон Ньютона

  1. Формулировка. В наше время встречаются несколько формулировок, вот одна из самых современных: «Существуют такие инерциальные системы отсчёта, относительно которых тело, если на него не действуют другие силы (либо действие других сил компенсируется), находится в покое либо движется равномерно и прямолинейно». Этот закон иногда называют Законом инерции.
  2. Трактовка. Если описать это утверждение простыми словами, то можно увидеть, что всё достаточно просто: если какое-то тело находится в покое относительно чего-либо, то оно и будет оставаться в покое до тех пор, пока на него не подействует какой-либо предмет. То же самое, если тело движется равномерно прямолинейно, то оно будет продолжать так двигаться, пока на него не подействует какая-либо сила. До Ньютона его открыл Галилео Галилей, но он не совсем точно его описал. Теперь осталось только разобраться, что такое инерциальные системы отсчёта. Проще говоря, это такая система, для которой выполняется Первый закон Ньютона.
  3. Пример действия. Представьте себе парашютиста, который движется прямолинейно равномерно к Земле. Это будет продолжаться до тех пор, пока притяжение к поверхности Земли будет компенсироваться сопротивлением воздуха. Если же сопротивление станет меньше либо больше, то тогда на тело начнёт действовать сила притяжения, и оно станет двигаться прямолинейно равноускоренно.
  4. История открытия. Существует легенда об открытии этого утверждения. Когда-то Ньютон сидел под деревом, и рядом с ним упало яблоко. Это подтолкнуло его на размышления о том, почему яблоко упало перпендикулярно земле, каковы были причины данного явления. По крайней мере, так описывал этот эпизод знаменитый биограф Уильям Стьюкли.
  5. Формулы у него нет.

Второй закон Ньютона

Он описывает поведение тела при действии на него других объектов. Что с ним происходит, как он начинает двигаться и прочее.

  1. Формулировка. «В инерциальных системах отсчёта ускорение тела с постоянной массой прямо пропорционально равнодействующей всех сил и обратно пропорционально его массе».
  2. Формула. Математическое описание этого утверждения такое: а = F/m, где a — это ускорение, F — равнодействующая всех сил, приложенных к телу, m — масса тела.
  3. Трактовка. Из формулы мы видим, что ускорение тела зависит от силы, приложенной к этому телу, и массы. А также можно увидеть, что чем больше равнодействующая всех сил, то тем больше ускорение, и чем больше масса тела, тем ускорение меньше. Говоря простым языком, если равнодействующая всех сил не равна нулю и не меньше нуля, то выполняется данное утверждение. Можно сказать ещё проще, если на тело действует сила, то оно приобретает ускорение.
  4. Пример действия. Возьмём бейсбольную биту и мяч. Если ударить битой по мячу, и удар будет сильнее действия всех других сил, то мяч приобретёт ускорение равное отношению равнодействующей всех сил к массе.

Третий закон Ньютона

  1. Формулировка. «Тела взаимодействуют друг на друга с силами одинаковой природы, направленными вдоль прямой, которая соединяет центры масс этих тел, а силы равны по модулю и разнонаправленны».
  2. Трактовка. Это значит, что на каждое действие есть своё противодействие.
  3. Пример действия. Более понятно это можно рассмотреть на таком примере: представьте пушку, из которой стреляют ядром. Ядро будет действовать на пушку с той же силой, с какой пушка вытолкала ядро. Поэтому при выстреле пушка откатится чуть-чуть назад, это происходит из-за того, что размеры пушки и ядра разные. Примерно то же самое происходит и при падении яблока на землю. Земля действует на яблоко с некой силой и яблоко тоже действует на Землю. Только из-за того, что масса Земли в миллионы раз больше яблока этого действия не видно. Еще один пример действия Третьего закона для закрепления усвоенного. Возьмём довольно сложный пример: притяжение планет. Луна вертится вокруг Земли благодаря тому, что она притягивается к Земле, но по Третьему закону Ньютона Луна тоже притягивает Землю к себе. Однако, из-за того, что их массы разные, Луна не может притянуть Землю, но у неё получается вызвать отливы и приливы в морях и океанах.
  4. Формула. Математически это утверждение можно записать так: F1 = -F2, где F1 — это сила, с которой первое тело действует на второе, а F2 — сила, с которой второе тело действует на первое.

Уровень А

1. Два тела взаимодействуют друг с другом. На рис. 1 указаны силы \(~\vec F_{A1}\) , \(~\vec F_{A2}\) , \(~\vec F_{A3}\) и \(~\vec F_{A4}\) , действующие на тело A, и указаны силы \(~\vec F_{B1}\) , \(~\vec F_{B2}\) , \(~\vec F_{B3}\) и \(~\vec F_{B4}\) , действующие на тело B. Определите, какие из сил могли возникнуть из-за взаимодействия двух этих тел.

Рис. 1

2. Человек массой 50 кг, стоя на коньках, отталкивает от себя шар массой 2 кг с силой 20 Н. Какие ускорения получат при этом человек и шар? Трением пренебречь.

3. Шар массой 1 кг сталкивается с шаром неизвестной массы. Полученные ими ускорения равны 0,2 и 0,4 м/с2 соответственно. Определите значение силы их взаимодействия и массу второго шара. Трением пренебречь.

4. Шар массой 1 кг сталкивается с шаром массы 2 кг, при этом второй шар получил ускорение равное 0,2 м/с2. Определите значение силы их взаимодействия и ускорение первого шара. Трением пренебречь.

Взаимодействие тел

Примеров взаимодействия тел можно привести сколь угодно много. Когда вы, находясь в одной лодке, начнете за веревку подтягивать другую, то и ваша лодка обязательно продвинется вперед (рис. 1). Действуя на вторую лодку, вы заставляете ее действовать на вашу лодку.

Рис. 1.

Если вы ударите ногой по футбольному мячу, то немедленно ощутите об-ратное действие на ногу. При соударении двух бильярдных шаров изменяют свою скорость, т. е. получают ускорения, оба шара. Когда при формировании железнодорожного состава вагоны наталкиваются друг на друга, буферные пружины сжимаются у обоих вагонов. Все это проявления общего закона взаимодействия тел.

Действия тел друг на друга носят характер взаимодействия не только при непосредственном контакте тел. Положите, например, на гладкий стол два сильных магнита разноименными полюсами навстречу друг другу, и вы тут же обнаружите, что магниты начнут двигаться навстречу друг другу. Земля притягивает Луну (сила всемирного тяготения) и заставляет ее двигаться по криволинейной траектории; в свою очередь Луна также притягивает Землю (тоже сила всемирного тяготения). Хотя, естественно, в системе отсчета, связанной с Землей, ускорение Земли, вызываемое этой силой, нельзя обнаружить непосредственно (непосредственно нельзя обнаружить даже значительно большее ускорение, вызываемое притяжением Земли Солнцем), оно проявляется в виде приливов.

Заметные изменения скоростей обоих взаимодействующих тел наблюдаются, однако, лишь в тех случаях, когда массы этих тел не сильно отличаются друг от друга. Если же взаимодействующие тела значительно различаются по массе, заметное ускорение получает только то из них, которое имеет меньшую массу. Так, при падении камня Земля заметно ускоряет движение камня, но ускорение Земли (а ведь камень тоже притягивает Землю) практически обнаружить нельзя, так как оно очень мало.

Силы взаимодействия двух тел

Выясним с помощью опыта, как связаны между собой силы взаимодействия двух тел. Грубые измерения сил взаимодействия можно произвести на следующих опытах.

1 опыт. Возьмем два динамометра, зацепим друг за друга их крючки и, взявшись за кольца, будем растягивать их, следя за показаниями, обоих динамометров (рис. 2).

Рис. 2.

Мы увидим, что при любых растяжениях показания обоих динамометров будут совпадать; значит, сила, с которой первый динамометр действует на второй, равна силе, с которой второй динамометр действует на первый.

2 опыт. Возьмем достаточно сильный магнит и железный брусок и положим их на катки, чтобы уменьшить трение о стол (рис. 3). К магниту и бруску прикрепим одинаковые мягкие пружины, зацепленные другими концами на столе. Магнит и брусок притянутся друг к другу и растянут пружины.

Рис. 3.

Опыт показывает, что к моменту прекращения движения пружины оказываются растянутыми совершенно одинаково. Это означает, что на оба тела со стороны пружин действуют одинаковые по модулю и противоположные по направлению силы:

\(\vec F_1 = -\vec F_2 \qquad (1)\)

Так как магнит покоится, то сила \(\vec F_2\) равна по модулю и противоположна по направлению силе \(\vec F_4\), с которой на него действует брусок:

\(\vec F_1 = \vec F_4 \qquad (2)\)

Точно так же равны по модулю и противоположны по направлению силы, действующие на брусок со стороны магнита и пружины:

\(\vec F_3 = -\vec F_1 \qquad (3)\)

Из равенств (1), (2), (3) следует, что силы, с которыми взаимодействуют магнит и брусок, равны по модулю и противоположны по направлению:

\(\vec F_3 = -\vec F_4 \qquad (1)\)

Опыт показывает, что силы взаимодействия между двумя телами равны по модулю и противоположны по направлению и в тех случаях когда тела движутся.

3 опыт. На двух тележках, которые могут катиться по рельсам, стоят два человека А и В (рис. 4). Они держат в руках концы веревки. Легко обнаружить, что независимо от того, кто натягивает («выбирает») веревку, А или В или оба вместе, тележки всегда приходят в движение одновременно и притом в противоположных направлениях. Измеряя ускорения тележек, можно убедиться, что ускорения обратно пропорциональны массам каждой из тележек (вместе с человеком). Отсюда следует, что силы, действующие на тележки, равны по модулю.

Рис. 4.

Ссылка на основную публикацию