Isaac Newton (1642-1727) ได้รวบรวมและเผยแพร่กฎพื้นฐานของกลศาสตร์คลาสสิกในปี 1687 กฎหมายที่มีชื่อเสียงสามฉบับรวมอยู่ในงานนี้ซึ่งเรียกว่า "หลักการทางคณิตศาสตร์ของปรัชญาธรรมชาติ"
เป็นเวลานานที่โลกนี้ถูกปกคลุมด้วยความมืดมิด
ขอให้มีแสงสว่าง แล้วนิวตันก็ปรากฏตัวขึ้น
(ภาพเขียนในศตวรรษที่ 18)
แต่ซาตานไม่รอช้าที่จะแก้แค้น -
ไอน์สไตน์มาและทุกอย่างก็เหมือนเดิม
(ภาพพจน์ในศตวรรษที่ 20)
เกิดอะไรขึ้นเมื่อไอน์สไตน์มา อ่านในบทความแยกต่างหากเกี่ยวกับพลวัตเชิงสัมพัทธภาพ ในระหว่างนี้ เราจะให้สูตรและตัวอย่างการแก้ปัญหาสำหรับกฎของนิวตันแต่ละข้อ
กฎข้อที่หนึ่งของนิวตัน
กฎข้อที่หนึ่งของนิวตันกล่าวว่า:
มีกรอบอ้างอิงที่เรียกว่ากรอบเฉื่อย ซึ่งวัตถุจะเคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอและเป็นเส้นตรงหากไม่มีแรงกระทำต่อพวกมันหรือการกระทำของแรงอื่นได้รับการชดเชย
พูดง่าย ๆ สาระสำคัญของกฎข้อที่หนึ่งของนิวตันสามารถกำหนดได้ดังนี้: หากเราเข็นเกวียนไปบนถนนที่เรียบสนิทและจินตนาการว่าเราสามารถละเลยแรงเสียดทานของล้อและแรงต้านอากาศได้ มันก็จะหมุนด้วยความเร็วเท่าเดิมไปเรื่อย ๆ
ความเฉื่อย- นี่คือความสามารถของร่างกายในการรักษาความเร็วทั้งในทิศทางและขนาดในกรณีที่ไม่มีอิทธิพลต่อร่างกาย กฎข้อที่หนึ่งของนิวตันเรียกอีกอย่างว่ากฎแห่งความเฉื่อย
ก่อนหน้านิวตัน กาลิเลโอ กาลิเลอิ บัญญัติกฎแห่งความเฉื่อยในรูปแบบที่ชัดเจนน้อยกว่า นักวิทยาศาสตร์เรียกความเฉื่อยว่า กฎความเฉื่อยของกาลิเลโอระบุว่าหากไม่มีแรงภายนอก ร่างกายจะอยู่นิ่งหรือเคลื่อนไหวอย่างสม่ำเสมอ ข้อดีที่ยิ่งใหญ่ของนิวตันคือเขาสามารถรวมหลักการสัมพัทธภาพของกาลิเลโอ งานของเขาเอง และงานของนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ใน "หลักการทางคณิตศาสตร์ของปรัชญาธรรมชาติ" ของเขา
เป็นที่ชัดเจนว่าระบบดังกล่าวซึ่งรถเข็นถูกผลักและกลิ้งไปโดยไม่มีแรงกระทำจากภายนอกนั้นไม่มีอยู่จริง กองกำลังมักจะกระทำกับร่างกาย และแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะชดเชยการกระทำของกองกำลังเหล่านี้โดยสิ้นเชิง
ตัวอย่างเช่น ทุกสิ่งบนโลกอยู่ในสนามแรงโน้มถ่วงคงที่ เมื่อเราเคลื่อนไหว (ไม่ว่าจะเดิน ขี่รถ หรือจักรยาน) เราจำเป็นต้องเอาชนะแรงต่างๆ มากมาย: แรงเสียดทานจากการหมุนและแรงเสียดทานแบบเลื่อน แรงโน้มถ่วง แรงโคริโอลิส
กฎข้อที่สองของนิวตัน
จำตัวอย่างรถเข็นได้หรือไม่? ณ จุดนี้เราแนบกับเธอ ความแข็งแกร่ง! เห็นได้ชัดว่ารถเข็นจะหมุนและหยุดในไม่ช้า ซึ่งหมายความว่าความเร็วของมันจะเปลี่ยนไป
ในโลกแห่งความเป็นจริง ความเร็วของร่างกายมักจะเปลี่ยนแปลงมากกว่าคงที่ กล่าวอีกนัยหนึ่งร่างกายกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง หากความเร็วเพิ่มขึ้นหรือลดลงอย่างสม่ำเสมอ แสดงว่าการเคลื่อนไหวนั้นมีความเร่งอย่างสม่ำเสมอ
หากเปียโนตกลงมาจากหลังคาบ้าน เปียโนจะเคลื่อนที่ด้วยความเร่งสม่ำเสมอภายใต้อิทธิพลของการเร่งความเร็วคงที่ของการตกอย่างอิสระ กรัม. ยิ่งไปกว่านั้น ส่วนโค้งของวัตถุใดๆ ที่โยนออกไปนอกหน้าต่างบนโลกของเราจะเคลื่อนที่ด้วยความเร่งของการตกอย่างอิสระเช่นเดียวกัน
กฎข้อที่สองของนิวตันกำหนดความสัมพันธ์ระหว่างมวล ความเร่ง และแรงที่กระทำต่อร่างกาย นี่คือการกำหนดกฎข้อที่สองของนิวตัน:
ความเร่งของวัตถุ (จุดวัสดุ) ในกรอบอ้างอิงเฉื่อยเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงที่กระทำต่อวัตถุนั้น และแปรผกผันกับมวล
หากแรงหลายแรงกระทำต่อร่างกายพร้อมกัน ผลลัพธ์ของแรงทั้งหมด ซึ่งก็คือผลรวมเวกเตอร์จะถูกแทนที่ในสูตรนี้
ในสูตรนี้ กฎข้อที่สองของนิวตันใช้ได้กับการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่น้อยกว่าความเร็วแสงมากเท่านั้น
มีการกำหนดกฎหมายที่เป็นสากลมากขึ้นซึ่งเรียกว่ารูปแบบที่แตกต่างกัน
ในระยะเวลาอันน้อยนิด ด.ตแรงที่กระทำต่อร่างกายจะเท่ากับอนุพันธ์ของโมเมนตัมของร่างกายเมื่อเทียบกับเวลา
กฎข้อที่สามของนิวตันคืออะไร? กฎหมายนี้อธิบายถึงปฏิสัมพันธ์ของร่างกาย
กฎข้อที่ 3 ของนิวตันบอกเราว่าสำหรับทุกการกระทำย่อมมีปฏิกิริยา และในความหมายที่แท้จริง:
วัตถุสองชิ้นกระทำต่อกันด้วยแรงที่มีทิศทางตรงกันข้ามแต่มีขนาดเท่ากัน
สูตรที่แสดงกฎข้อที่สามของนิวตัน:
กล่าวอีกนัยหนึ่ง กฎข้อที่สามของนิวตันคือกฎแห่งการกระทำและปฏิกิริยา
ตัวอย่างงานเกี่ยวกับกฎของนิวตัน
นี่เป็นปัญหาทั่วไปในการใช้กฎของนิวตัน วิธีการแก้ปัญหาใช้กฎข้อที่หนึ่งและสองของนิวตัน
พลร่มเปิดร่มชูชีพและลงมาด้วยความเร็วคงที่ แรงต้านของอากาศคืออะไร? น้ำหนักของพลร่มคือ 100 กิโลกรัม
สารละลาย:
การเคลื่อนไหวของนักกระโดดร่มชูชีพนั้นสม่ำเสมอและเป็นเส้นตรง กฎข้อที่หนึ่งของนิวตันการกระทำของกองกำลังจะได้รับการชดเชย
แรงโน้มถ่วงและแรงต้านอากาศกระทำต่อพลร่ม กองกำลังมุ่งไปในทิศทางตรงกันข้าม
ตามกฎข้อที่สองของนิวตันแรงโน้มถ่วงเท่ากับความเร่งของการตกอย่างอิสระคูณด้วยมวลของพลร่ม
คำตอบ: แรงต้านของอากาศมีค่าเท่ากับแรงโน้มถ่วงในค่าสัมบูรณ์และมีทิศทางตรงกันข้าม
อนึ่ง! สำหรับผู้อ่านของเราตอนนี้มีส่วนลด 10% งานประเภทใดก็ได้
และนี่คือโจทย์ฟิสิกส์อีกข้อที่ต้องทำความเข้าใจเกี่ยวกับการทำงานของกฎข้อที่สามของนิวตัน
ยุงโดนกระจกหน้ารถ เปรียบเทียบแรงที่กระทำต่อรถและยุง
สารละลาย:
ตามกฎข้อที่สามของนิวตัน แรงที่ร่างกายกระทำต่อกันมีค่าเท่ากันในค่าสัมบูรณ์และมีทิศทางตรงกันข้าม แรงที่ยุงกระทำต่อรถจะเท่ากับแรงที่รถกระทำต่อยุง
อีกประการหนึ่งคือการกระทำของแรงเหล่านี้ต่อร่างกายนั้นแตกต่างกันอย่างมากเนื่องจากความแตกต่างของมวลและความเร่ง
Isaac Newton: ตำนานและข้อเท็จจริงจากชีวิต
ในขณะที่ตีพิมพ์ผลงานหลักของเขา นิวตันอายุ 45 ปี สำหรับฉัน อายุยืนนักวิทยาศาสตร์ได้มีส่วนร่วมอย่างมากต่อวิทยาศาสตร์ โดยวางรากฐานของฟิสิกส์สมัยใหม่และเป็นตัวกำหนดการพัฒนาของมันในอีกหลายปีข้างหน้า
เขาไม่เพียงมีส่วนร่วมในกลศาสตร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงทัศนศาสตร์ เคมี และวิทยาศาสตร์อื่น ๆ ด้วย เขาวาดภาพได้ดีและเขียนบทกวี ไม่น่าแปลกใจเลยที่บุคลิกของนิวตันถูกห้อมล้อมด้วยตำนานมากมาย
ด้านล่างนี้คือข้อเท็จจริงและตำนานบางส่วนจากชีวิตของ I. Newton ให้เราชี้แจงทันทีว่าตำนานไม่ใช่ข้อมูลที่เชื่อถือได้ อย่างไรก็ตาม เรายอมรับว่าตำนานและตำนานไม่ได้ปรากฏโดยตัวของมันเอง และบางข้อด้านบนอาจกลายเป็นจริงได้
- ข้อเท็จจริง. Isaac Newton เป็นคนที่ถ่อมตัวและขี้อายมาก เขาทำให้ตัวเองเป็นอมตะด้วยการค้นพบของเขา แต่ตัวเขาเองไม่เคยปรารถนาที่จะมีชื่อเสียงและพยายามหลีกเลี่ยงด้วยซ้ำ
- ตำนาน.มีตำนานเล่าขานถึงนิวตันเมื่อแอปเปิ้ลหล่นใส่เขาในสวน มันเป็นช่วงเวลาของโรคระบาด (1665-1667) และนักวิทยาศาสตร์ถูกบังคับให้ออกจากเคมบริดจ์ซึ่งเขาทำงานอย่างต่อเนื่อง ไม่มีใครทราบแน่ชัดว่าการร่วงหล่นของแอปเปิ้ลเป็นเหตุการณ์ร้ายแรงสำหรับวงการวิทยาศาสตร์จริงหรือไม่ เนื่องจากการกล่าวถึงครั้งแรกนี้ปรากฏเฉพาะในชีวประวัติของนักวิทยาศาสตร์หลังจากการตายของเขาเท่านั้น และข้อมูลของผู้เขียนชีวประวัติหลายคนก็แตกต่างกัน
- ข้อเท็จจริง.นิวตันศึกษาและทำงานหนักที่เคมบริดจ์ ในหน้าที่เขาต้องจัดชั้นเรียนกับนักเรียนเป็นเวลาหลายชั่วโมงต่อสัปดาห์ แม้จะได้รับการยอมรับจากนักวิทยาศาสตร์ แต่ชั้นเรียนของนิวตันก็เข้าเรียนได้ไม่ดี มันเกิดขึ้นที่ไม่มีใครมาฟังการบรรยายของเขาเลย เป็นไปได้มากว่านี่เป็นเพราะนักวิทยาศาสตร์หมกมุ่นอยู่กับการวิจัยของเขาเอง
- ตำนาน.ในปี ค.ศ. 1689 นิวตันได้รับเลือกเป็นสมาชิกรัฐสภาเคมบริดจ์ ตามตำนาน กว่าหนึ่งปีของการนั่งในรัฐสภา นักวิทยาศาสตร์ที่ถูกดูดกลืนชั่วนิรันดร์ได้ขึ้นพูดเพียงครั้งเดียว เขาขอให้ปิดหน้าต่างเพราะมีร่าง
- ข้อเท็จจริง.ไม่มีใครรู้ว่าชะตากรรมของนักวิทยาศาสตร์และวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ทั้งหมดจะเป็นอย่างไรหากเขาเชื่อฟังแม่ของเขาและเริ่มทำงานบ้านในฟาร์มของครอบครัว ต้องขอบคุณคำชักชวนของครูและลุงของเขาเท่านั้น Isaac ในวัยเยาว์จึงไปศึกษาเพิ่มเติมแทนการปลูกหัวผักกาด โปรยปุ๋ยคอกตามทุ่งนา และดื่มในผับท้องถิ่นในตอนเย็น
เพื่อนที่รัก จำไว้ - ปัญหาใด ๆ สามารถแก้ไขได้! หากคุณมีปัญหาในการแก้ปัญหาฟิสิกส์ ให้ดูที่สูตรฟิสิกส์พื้นฐาน บางทีคำตอบอาจอยู่ตรงหน้าคุณ และคุณเพียงแค่ต้องพิจารณา ถ้าไม่มีเวลาสำหรับการศึกษาอิสระบริการนักเรียนเฉพาะทางพร้อมให้บริการคุณเสมอ!
ในตอนท้าย เราขอแนะนำให้ดูวิดีโอสอนในหัวข้อ "กฎของนิวตัน"
ในเกมชักเย่อที่รู้จักกันดี ทั้งสองฝ่ายกระทำต่อกัน (ผ่านเชือก) ด้วย ด้วยแรงเท่ากันดังต่อไปนี้จากกฎของการกระทำและปฏิกิริยา ซึ่งหมายความว่าไม่ใช่ฝ่ายที่ดึงแรงขึ้น แต่ฝ่ายที่วางกับพื้นโลกมากกว่าที่จะชนะ (ดึงเชือก)
จะอธิบายได้อย่างไรว่าม้ากำลังลากเลื่อน ถ้าจากกฎของการกระทำและปฏิกิริยาต่อไปนี้ เลื่อนลากม้ากลับด้วยแรงเท่ากันในโมดูลัส ฉ 2 โดยที่ม้าลากเลื่อนไปข้างหน้า (แรง ฉ 1)? ทำไมพลังเหล่านี้ถึงไม่สมดุลกัน?
ความจริงก็คือประการแรกแม้ว่ากองกำลังเหล่านี้จะเท่ากันและตรงข้ามกันโดยตรง แต่ก็ถูกนำไปใช้กับร่างกายที่แตกต่างกันและประการที่สองแรงจากด้านข้างของถนนก็กระทำกับเลื่อนและบนม้า (รูปที่ 9)
บังคับ ฉ 1 จากด้านข้างของม้าถูกนำไปใช้กับเลื่อนซึ่งนอกเหนือจากแรงนี้แล้วยังมีแรงเสียดทานเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ฉ 1 ลื่นไถลบนหิมะ รถเลื่อนจึงเริ่มเคลื่อนที่ไปข้างหน้า สำหรับม้านั้นนอกจากจะใช้แรงในการลากเลื่อนแล้ว ฉ 2 หันไปทางด้านหลัง บังคับจากข้างถนนซึ่งเท้าของมันวางอยู่ ฉ 2 พุ่งไปข้างหน้าและมากกว่าแรงจากด้านข้างของเลื่อน ดังนั้นม้าจึงเริ่มก้าวไปข้างหน้า หากคุณวางม้าบนน้ำแข็ง แรงจากน้ำแข็งลื่นจะไม่เพียงพอ และม้าจะไม่เลื่อนเลื่อน สิ่งเดียวกันนี้จะเกิดขึ้นกับเกวียนที่บรรทุกหนักมาก เมื่อม้าแม้จะพักเท้าอยู่ ก็ไม่สามารถสร้างแรงเพียงพอที่จะเคลื่อนเกวียนออกจากที่ของมันได้ หลังจากที่ม้าเลื่อนเลื่อนและกำหนดการเคลื่อนที่ของเลื่อนที่สม่ำเสมอแล้ว แรง ฉ 1 จะสมดุลโดยกองกำลัง ฉ 2 (กฎข้อที่หนึ่งของนิวตัน)
คำถามที่คล้ายกันเกิดขึ้นเมื่อวิเคราะห์การเคลื่อนที่ของรถไฟภายใต้การกระทำของหัวรถจักรไฟฟ้า และในกรณีก่อนหน้านี้การเคลื่อนไหวเป็นไปได้เนื่องจากนอกเหนือจากแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างตัวดึง (ม้าหัวรถจักรไฟฟ้า) และ "รถพ่วง" (เลื่อนรถไฟ) ตัวดึง ได้รับผลกระทบจากแรงที่ส่งมาจากด้านข้างของถนนหรือรางรถไฟไปข้างหน้า บนพื้นผิวที่ลื่นอย่างสมบูรณ์แบบซึ่งเป็นไปไม่ได้ที่จะ "ดันออก" ทั้งม้าเลื่อนหรือรถไฟหรือรถก็ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้
อธิบายกฎข้อที่สามของนิวตัน ปรากฏการณ์การหดตัวเมื่อถูกไล่ออก ให้เราติดตั้งโมเดลปืนใหญ่บนรถเข็นโดยใช้ไอน้ำ (รูปที่ 10) หรือด้วยความช่วยเหลือของสปริง ให้เข็นพักก่อน เมื่อยิงออกไป "โพรเจกไทล์" (ไม้ก๊อก) จะพุ่งไปในทิศทางหนึ่ง และ "ปืน" จะย้อนกลับมาอีกทางหนึ่ง
แรงถีบกลับของปืนเป็นผลมาจากแรงถีบกลับ แรงถีบกลับเป็นเพียงการตอบโต้จากด้านข้างของกระสุนปืน ซึ่งกระทำตามกฎข้อที่สามของนิวตันต่อปืนที่ยิงกระสุนออกไป ตามกฎหมายนี้ แรงที่กระทำจากด้านข้างของปืนบนโพรเจกไทล์จะเท่ากับแรงที่กระทำจากด้านข้างของโพรเจกไทล์บนปืนเสมอ และจะอยู่ตรงข้ามกับมัน
ในเกมชักเย่ออันเลื่องชื่อ ทั้งสองฝ่ายกระทำต่อกัน (ผ่านเชือก) ด้วยแรงเท่าๆ กัน ตามกฎแห่งกรรมและปฏิกิริยา ซึ่งหมายความว่าไม่ใช่ฝ่ายที่ดึงแรงขึ้น แต่ฝ่ายที่วางกับพื้นโลกมากกว่าที่จะชนะ (ดึงเชือก)
ข้าว. 72. ม้าจะเคลื่อนที่และบรรทุกเลื่อนที่บรรทุกมา เพราะจากข้างถนน แรงเสียดทานที่กระทำต่อกีบของมันจะมีมากกว่าบนทางเลื่อนที่ลื่นของเลื่อน
จะอธิบายได้อย่างไรว่าม้ากำลังลากเลื่อน ถ้าจากกฎแห่งการกระทำและปฏิกิริยาต่อไปนี้ เลื่อนลากม้ากลับด้วยแรงโมดูลัสเดียวกับม้าดึงเลื่อนไปข้างหน้า (แรง) ทำไมพลังเหล่านี้ถึงไม่สมดุลกัน? ความจริงก็คือประการแรกแม้ว่ากองกำลังเหล่านี้จะเท่ากันและตรงข้ามกันโดยตรง แต่ก็ถูกนำไปใช้กับร่างกายที่แตกต่างกันและประการที่สองแรงจากด้านข้างของถนนก็ทำหน้าที่ในการเลื่อนและบนม้า (รูปที่ 72) แรงจากด้านข้างของม้าถูกนำไปใช้กับเลื่อนซึ่งนอกเหนือจากแรงนี้แล้วยังมีแรงเสียดทานเพียงเล็กน้อยจากนักวิ่งบนหิมะ รถเลื่อนจึงเริ่มเคลื่อนที่ไปข้างหน้า สำหรับม้า นอกจากแรงจากด้านข้างของรถเลื่อนที่พุ่งไปข้างหลังแล้ว แรงจากข้างถนนยังใช้กับเท้าของมัน แรงที่พุ่งไปข้างหน้าและแรงที่มากกว่าแรงจากด้านข้างของเลื่อน ดังนั้นม้าจึงเริ่มก้าวไปข้างหน้า หากคุณวางม้าไว้บนน้ำแข็ง แรงจากน้ำแข็งที่ลื่นจะไม่เพียงพอ และม้าจะไม่เลื่อนเลื่อน สิ่งเดียวกันนี้จะเกิดขึ้นกับเกวียนที่บรรทุกหนักมาก เมื่อม้าแม้จะพักเท้าอยู่ ก็ไม่สามารถสร้างแรงเพียงพอที่จะเคลื่อนเกวียนออกจากที่ของมันได้ หลังจากที่ม้าเลื่อนเลื่อนและกำหนดการเคลื่อนที่ของเลื่อนที่สม่ำเสมอแล้ว แรงจะถูกทำให้สมดุลโดยแรง (กฎข้อที่ 1 ของนิวตัน)
คำถามที่คล้ายกันเกิดขึ้นเมื่อวิเคราะห์การเคลื่อนที่ของรถไฟภายใต้การกระทำของหัวรถจักรไฟฟ้า และในกรณีก่อนหน้านี้การเคลื่อนไหวเป็นไปได้เนื่องจากนอกเหนือจากแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างตัวดึง (ม้าหัวรถจักรไฟฟ้า) และ "รถพ่วง" (เลื่อนรถไฟ) ตัวดึง ได้รับผลกระทบจากแรงที่ส่งมาจากด้านข้างของถนนหรือรางรถไฟไปข้างหน้า บนพื้นผิวที่ลื่นอย่างสมบูรณ์แบบซึ่งเป็นไปไม่ได้ที่จะ "ดันออก" ทั้งม้าเลื่อนหรือรถไฟหรือรถก็ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้
ข้าว. 73. เมื่อหลอดทดลองที่มีน้ำถูกทำให้ร้อน ไม้ก๊อกจะบินไปในทิศทางเดียวและ "ปืน" จะหมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม
กฎข้อที่สามของนิวตันทำให้คุณสามารถคำนวณได้ ปรากฏการณ์การหดตัวเมื่อถูกไล่ออก ให้เราติดตั้งโมเดลปืนใหญ่บนรถเข็นโดยใช้ไอน้ำ (รูปที่ 73) หรือใช้สปริง ให้เข็นพักก่อน เมื่อยิงออกไป "กระสุนปืน" (ไม้ก๊อก) จะพุ่งออกไปในทิศทางหนึ่ง และ "ปืน" จะย้อนกลับมาในอีกทางหนึ่ง แรงถีบกลับของปืนเป็นผลมาจากแรงถีบกลับ แรงถีบกลับเป็นเพียงการตอบโต้จากด้านข้างของกระสุนปืน ซึ่งกระทำตามกฎข้อที่สามของนิวตันต่อปืนที่ยิงกระสุนออกไป ตามกฎหมายนี้ แรงที่กระทำจากด้านข้างของปืนบนโพรเจกไทล์จะเท่ากับแรงที่กระทำจากด้านข้างของโพรเจกไทล์บนปืนเสมอ และจะอยู่ตรงข้ามกับมัน ดังนั้นความเร่งที่ได้รับจากปืนและกระสุนปืนจึงสวนทางกัน และค่าสัมบูรณ์จะแปรผกผันกับมวลของวัตถุเหล่านี้ เป็นผลให้กระสุนปืนและปืนใหญ่จะได้รับความเร็วที่ตรงกันข้ามซึ่งอยู่ในอัตราส่วนเดียวกัน ให้เราแสดงความเร็วที่กระสุนปืนได้รับเป็น และความเร็วที่ปืนได้รับเป็น และระบุมวลของวัตถุเหล่านี้เป็นและตามลำดับ แล้ว
คำนิยาม
ถ้อยแถลงกฎข้อที่สามของนิวตัน. วัตถุสองชิ้นกระทำต่อกันโดยมีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้าม แรงเหล่านี้มีลักษณะทางกายภาพเหมือนกันและถูกส่งไปตามเส้นตรงที่เชื่อมต่อจุดใช้งาน
คำอธิบายกฎข้อที่สามของนิวตัน
ตัวอย่างเช่น หนังสือที่วางอยู่บนโต๊ะจะกระทำกับโต๊ะด้วยแรงที่แปรผันโดยตรงกับตัวมันเองและพุ่งลงมาในแนวตั้ง ตามกฎข้อที่สามของนิวตัน ตารางในขณะเดียวกันก็ทำหน้าที่บนหนังสือด้วยแรงเท่ากันทุกประการ แต่ไม่ชี้ลง แต่ชี้ขึ้น
เมื่อแอปเปิ้ลตกลงมาจากต้นไม้ มันเป็นโลกที่กระทำต่อแอปเปิ้ลด้วยแรงโน้มถ่วงของมัน (อันเป็นผลมาจากการที่แอปเปิ้ลเคลื่อนที่ด้วยความเร่งอย่างสม่ำเสมอไปยังพื้นผิวโลก) แต่ในเวลาเดียวกันแอปเปิ้ล ยังดึงดูดโลกเข้าหาตัวเองด้วยแรงเดียวกัน และความจริงที่ว่าสำหรับเราแล้วดูเหมือนว่ามันเป็นแอปเปิ้ลที่ตกลงสู่พื้นโลกและไม่ใช่ผลที่ตามมา มวลของแอปเปิ้ลเมื่อเทียบกับมวลของโลกนั้นเล็กน้อยจนหาที่เปรียบไม่ได้ ดังนั้นจึงเป็นแอปเปิ้ลที่สังเกตได้ด้วยตาของผู้สังเกต มวลของโลกเมื่อเทียบกับมวลของแอปเปิ้ลนั้นมีขนาดใหญ่มาก ดังนั้นความเร่งของมันจึงแทบจะมองไม่เห็น
เช่นเดียวกัน ถ้าเราเตะบอล บอลจะเตะเรากลับ อีกประการหนึ่งคือลูกบอลมีมวลน้อยกว่าร่างกายมนุษย์มากดังนั้นจึงไม่รู้สึกถึงแรงกระแทก อย่างไรก็ตาม หากคุณเตะลูกเหล็กหนักๆ คุณจะรู้สึกได้ถึงการตอบสนองที่ดี อันที่จริง ทุกๆ วันเรา "เตะ" ลูกบอลที่หนักมากๆ ซึ่งก็คือโลกของเรา หลายครั้งทุกวัน เราผลักดันมันในทุกก้าวที่เราเดิน แต่ในขณะเดียวกันก็ไม่ใช่เธอที่บินหนีไป แต่เป็นเรา และทั้งหมดเป็นเพราะดาวเคราะห์มีมวลมากกว่าเราหลายล้านเท่า
ดังนั้น กฎข้อที่สามของนิวตันจึงกล่าวว่า แรงในฐานะหน่วยวัดของปฏิสัมพันธ์จะปรากฏเป็นคู่เสมอ แรงเหล่านี้ไม่สมดุล เนื่องจากมักจะนำไปใช้กับร่างกายที่แตกต่างกัน
กฎข้อที่สามของนิวตันใช้ได้เฉพาะในและใช้ได้กับแรงในลักษณะใดๆ
ตัวอย่างการแก้ปัญหา
ตัวอย่างที่ 1
ออกกำลังกาย | วัตถุน้ำหนัก 20 กก. วางอยู่บนพื้นลิฟต์ ลิฟต์เคลื่อนที่ด้วยความเร่ง m/s พุ่งขึ้น กำหนดแรงที่โหลดจะกระทำบนพื้นลิฟต์ |
สารละลาย | มาวาดรูปกันเถอะ
โหลดในลิฟต์ได้รับผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงและแรงปฏิกิริยาของส่วนรองรับ ตามกฎข้อที่สองของนิวตัน: ให้กำหนดแกนพิกัดตามที่แสดงในรูปและเขียนความเท่าเทียมกันของเวกเตอร์นี้ในเส้นโครงบนแกนพิกัด: ดังนั้นแรงปฏิกิริยาของการสนับสนุน: ของจะกระทำต่อพื้นลิฟต์ด้วยแรงเท่ากับน้ำหนักของลิฟต์ ตามกฎข้อที่สามของนิวตัน แรงนี้มีค่าเท่ากับแรงที่พื้นลิฟต์กระทำต่อน้ำหนักบรรทุก เช่น แรงปฏิกิริยาสนับสนุน: ความเร่งแรงโน้มถ่วง m/s แทนค่าตัวเลขของปริมาณทางกายภาพในสูตร เราคำนวณ: |
คำตอบ | โหลดจะกระทำที่พื้นลิฟต์ด้วยแรง 236 นิวตัน |
ตัวอย่างที่ 2