§ 32. Третий закон Ньютона

Ударьте ладонью о парту. Больно? Но почему? Ведь это вы били парту, а не парта вас. Потяните своего товарища за руку, стоя на гладком льду. Кто сдвинется с места? Оба? А почему? Ведь это вы тянули товарища, а не товарищ вас. Сможете ли вы, ухватившись за волосы, вытянуть себя из воды? Нет? Но почему? Вы же сможете вытянуть таким образом из воды человека, который даже тяжелее вас. На эти и другие вопросы вам поможет ответить третий закон Ньютона.

1. Устанавливаем третий закон Ньютона

Вы уже знаете, что тела всегда взаимно действуют друг на друга — взаимодействуют (рис. 32.1, 32.2). Обратимся к опыту и выясним, как связаны силы, с которыми тела действуют друг на друга.

Рис. 32.1. Действие — всегда взаимодействие. Играя с мячом, вы действуете на него, например, ногой. Мяч тоже действует на ногу (это действие особенно ощутимо, если вы играете босиком)

Рис. 32.2. Действие — всегда взаимодействие. Земля притягивает к себе Луну (и Луна не «улетает» в космическое пространство). Луна тоже притягивает Землю (и на Земле наблюдаются приливы и отливы)

Поставим на горизонтальную поверхность две одинаковые легкоподвижные тележки и с помощью динамометров прикрепим их к вертикальным стойкам. На каждой тележке закрепим магнит, расположив магниты разноименными полюсами друг к другу. Магниты притянутся, сдвинут тележки и растянут пружины динамометров. При этом показания обоих динамометров будут одинаковыми (рис. 32.3).

Можно провести множество опытов по измерению таких сил, и результат всегда будет один: силы, с которыми взаимодействуют два тела, равны по модулю и противоположны по направлению (рис. 32.4, 32.5).

Взаимодействие тел описывает закон взаимодействия — третий закон Ньютона:

Тела взаимодействуют друг с другом с силами, которые направлены вдоль одной прямой, равны по модулю и противоположны по направлению:

2. Узнаём о некоторых особенностях взаимодействия тел

Обратившись к примерам, приведенным на рис. 32.1-32.5, заметим ряд особенностей.

1. Третий закон Ньютона выполняется как при непосредственном контакте тел (см. рис. 32.1, 32.5), так и при взаимодействии тел на расстоянии (см. рис. 32.2-32.4).

3. Пары сил, возникающих при взаимодействии двух тел, всегда имеют одну природу.

• Рассмотрите рис. 32.1-32.5 и убедитесь в справедливости последнего утверждения.

Казалось бы, если при любом взаимодействии возникает пара равных по модулю и противоположных по направлению сил, то такие силы должны уравновесить друг друга. А это означает, что действие отсутствует. Получается, мы обречены или на неподвижность, или на непрерывное движение? Разумеется, нет! Уравновешиваются только силы, приложенные к одному телу. Силы же, возникающие при взаимодействии, приложены к разным телам, поэтому они не могут уравновесить (скомпенсировать) друг друга.

3. Учимся решать задачи

Задача. Сосуд с водой уравновешен на весах (рис. 32.6). Нарушится ли равновесие весов, если опустить в воду палец, не касаясь при этом дна и стенок сосуда?

Рис. 32.6. К задаче в § 32

Рис. 32.7. К задаче в § 32

Подводим итоги

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте третий закон Ньютона. Приведите примеры его проявления. Почему его называют законом взаимодействия? 2. Что можно сказать о природе сил, возникающих при взаимодействии тел? Приведите примеры. 3. Почему силы, возникающие при взаимодействии тел, не уравновешивают друг друга?

Упражнение № 32

1. Девочка ударила по мячу с силой 10 Н (рис. 1). С какой силой мяч «ударил» девочку? В каком направлении действует эта сила?

2. Рассмотрите гравитационное взаимодействие яблока на ветке и Земли (рис. 1). Что притягивается сильнее: яблоко к Земле или Земля к яблоку?

Рис. 1

3. Мальчик массой 48 кг, стоя на гладком льду, оттолкнул от себя шар массой 3 кг, придав ему в горизонтальном направлении ускорение 8 м/с². Какое ускорение приобрел мальчик?

4. Веревка выдерживает натяжение не более 300 Н. Порвется ли веревка, если четверо тянут ее в противоположные стороны так, как показано на рис. 2, силами по 100 Н каждый? Порвется ли веревка, если один ее конец закрепить, а все четверо будут тянуть ее за второй конец в одном направлении?