Третій закон Ньютона. Межі застосування класичної механіки

 
 

Третій закон Ньютона. Ані перший, ані другий закони Ньютона нічого не говорять про те, що відбувається з другим взаємодіючим тілом. Нам здається, що, вдаривши ногою по м’ячу, тільки ми подіяли на м’яч із деякою силою. Мало хто замислюється, що в момент удару м’яч ударив нас із такою самою силою!

Це підтверджує третій закон Ньютона.

Розглянемо дослід. Два візки, що мають однакову масу (m1 = m2 = m), поставимо на горизонтальний стіл і до одного з них прикріпимо зігнуту пружну пластину, що зафіксована ниткою (мал. 240, а). Другий візок поставимо так, щоб він теж торкався зігнутої пластини. Якщо нитку, що фіксує пластину, перерізати, пластина, розпрямившись, приведе в рух обидва візки. Отже, візки набудуть прискорень. Оскільки маси візків однакові, то однакові й прискорення, і відстані, що проходять візки за певний час (мал. 240, б).

Коли на один з візків покласти який-небудь вантаж (збільшити його масу) і повторити дослід, то візок, що має більшу масу, пройде меншу відстань (мал. 241, б).

Мал. 240. Взаємодія однакових за масою візків: а — у стані спокою; б — набуття візками однакових прискорень унаслідок дії однієї й тієї самої сили

Мал. 241. Взаємодія візків різної маси: а — у стані спокою; б — набуття візками різних прискорень унаслідок дії однієї й тієї самої сили

Вимірюючи шлях, пройдений візками до зупинки, можна встановити, що в разі взаємодії двох тіл відношення модулів їхніх прискорень дорівнює оберненому відношенню їхніх мас:

Прискорення взаємодіючих тіл мають протилежні напрямки, тому у векторній формі



 

Одержана рівність і є математичним виразом третього закону Ньютона:

в інерціальній системі відліку сили, з якими взаємодіючі тіла діють одне на одне, напрямлені вздовж однієї прямої, рівні за модулем та протилежні за напрямком

Цей закон відображає той факт, що у природі немає й не може бути односторонньої дії одного тіла на інше, а існує лише взаємодія.

Третій закон Ньютона формулюють ще й так: у дії завжди є протидія.

Сили будь-якої природи (гравітаційні, електромагнітні) під час взаємодії тіл виникають попарно, мають протилежні напрямки, однакові за модулем. Природа обох сил під час взаємодії однакова.

Важливо наголосити, що сили взаємодії хоч і рівні та протилежно напрямлені, але не врівноважують одна одну, оскільки прикладені до різних тіл.

Межі застосування класичної механіки. Закони механіки Ньютона (її ще називають класичною механікою) встановлені для тіл, що нас оточують. Це макроскопічні тіла, що складаються з величезної кількості молекул й атомів. До руху частинок мікросвіту закони Ньютона можна застосовувати лише в деяких випадках.

Закони механіки Ньютона встановлені для тіл, що рухаються зі швидкостями, які набагато менші від швидкості світла. Рух зі швидкістю v, що

набагато менша від швидкості світла с у вакуумі

називають нерелятивістським.


Закони механіки, сформульовані Ньютоном, — справджуються в усіх інерціальних системах відліку. У різних системах відліку незмінними є час, маса тіла, прискорення та сила. Траєкторія, швидкість і переміщення є різними в різних інерціальних системах відліку.

Важливо ще раз наголосити, що сила, згідно із законами Ньютона, визначає прискорення тіла, а не його швидкість. Це означає, що сила не є причиною руху. Сила — це причина зміни швидкості руху тіла. Сам рух не потребує причини. Рухатися прямолінійно й рівномірно тіло може й без дії сили, а криволінійний рух, швидкість якого постійно змінюється за напрямком, без дії сили неможливий.

Напрямок прискорення завжди збігається з напрямком сили. Швидкість може збігатися за напрямком із силою (наприклад, у вільному падінні), може бути напрямлена протилежно (наприклад, при русі тіла, кинутого вертикально вгору), а може бути й перпендикулярною до напрямку сили (наприклад, під час руху по колу).

Закони Ньютона дають змогу розв’язати основну задачу механіки, оскільки якщо відомі сили, прикладені до тіла, можна визначити його прискорення в будь-який момент часу, у будь-якій точці траєкторії. І навпаки, якщо відоме положення тіла в будь-який момент часу, то закони Ньютона дають змогу з’ясувати, які сили діють на нього.


Формуємо КОМПЕТЕНТНІСТЬ

Я поміркую й зможу пояснити

1. Чи є відмінність між дією та протидією?

2. Чи зрівноважують одна одну сили, що виникають унаслідок взаємодії тіл?

3. Наведіть приклади, що підтверджують третій закон Ньютона.

4. Чим зумовлені межі застосування законів Ньютона?

Я вмію досліджувати й експериментувати

1. Покладіть порожню пляшку на стіл. Навпроти її шийки розмістіть невеликий шматок пробки. Спробуйте задути пробку всередину пляшки. Поясніть, чому пробка полетить не в пляшку, а навпаки — від пляшки.

2. Візьміть два шматки пластиліну. Вдарте одним шматком по іншому. Поясніть, чому шматки пластиліну при цьому злипаються.

Я можу застосовувати знання й розв'язувати задачі

В права 25

1.

Роз’ясніть відомий парадокс «кінь і віз», який полягає в тому, що кінь тягне воза з деякою силою, проте відповідно до третього закону Ньютона й віз діє на коня з такою самою, але протилежно спрямованою силою. Здавалося б, віз і кінь повинні при цьому рухатися в протилежних напрямках. Чому ж коню вдається тягти віз за собою?

2.

Два хлопчики, маси яких 40 і 50 кг, стоять на ковзанах на льоду. Перший хлопчик відштовхується від другого із силою 10 Н. Яке прискорення дістають хлопчики?

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Популярне з Фізики за 9 клас

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.