§ 32. Третій закон Ньютона

Ударте долонею об парту. Боляче? Але чому? Адже це ви били парту, а не парта вас. Потягніть свого товариша за руку, стоячи на гладенькому льоду. Хто зрушить із місця? Обидва? А чому? Адже це ви тягнули товариша, а не товариш вас. Чи зможете ви, вхопившись за волосся, витягти себе з води? Ні? Але чому? Ви ж зможете витягти в такий спосіб із води людину, яка навіть важча за вас. На ці та інші запитання вам допоможе відповісти третій закон Ньютона.

1. Установлюємо третій закон Ньютона

Ви вже знаєте, що тіла завжди взаємно діють одне на одне — взаємодіють (рис. 32.1, 32.2). Звернемося до досліду та з’ясуємо, як пов’язані сили, з якими тіла діють одне на одне.

Рис. 32.1. Дія завжди є взаємодією. Граючи з м'ячем, ви дієте на нього, наприклад, ногою. М'яч теж діє на ногу (ця дія особливо відчутна, якщо ви граєте босоніж)

Рис. 32.2. Дія завжди є взаємодією. Земля притягує до себе Місяць (і Місяць не «відлітає» в космічний простір). Місяць теж притягує Землю (і на Землі спостерігаються припливи та відпливи)

Поставимо на горизонтальну поверхню два однакові легкорухомі візки та за допомогою динамометрів прикріпимо їх до вертикальних стійок. На кожному візку закріпимо магніт, розташувавши їх один до одного різнойменними полюсами. Магніти притягнуться, зсунуть візки та розтягнуть пружини динамометрів. Дослід продемонструє, що покази обох динамометрів будуть однаковими (рис. 32.3).

Можна провести безліч дослідів із вимірювання таких сил, і результат завжди буде однаковим: сили, з якими взаємодіють два тіла, будуть рівними за модулем і протилежними за напрямком (рис. 32.4, 32.5).

Взаємодію тіл описує закон взаємодії — третій закон Ньютона:

Тіла взаємодіють одне з одним із силами, які напрямлені вздовж однієї прямої, рівні за модулем і протилежні за напрямком:

2. Дізнаємося про деякі особливості взаємодії тіл

Звернувшись до прикладів, наведених на рис. 32.1-32.5, помітимо низку особливостей.

1. Третій закон Ньютона виконується як у випадках безпосереднього контакту тіл (див. рис. 32.1, 32.5), так і у випадках взаємодії тіл на відстані (див. рис. 32.2-32.4).

3. Пари сил, що виникають під час взаємодії двох тіл, завжди мають одну природу.

• Розгляньте рис. 32.1-32.5 і переконайтесь у слушності останнього твердження.

Здавалося б, якщо за будь-якої взаємодії виникає пара рівних за модулем і протилежних за напрямком сил, то такі сили мають зрівноважити одна одну. А це означає те саме, що дії немає. Виходить, ми приречені або на нерухомість, або на безупинний рух? Зрозуміло, що ні! Зрівноважуються тільки сили, прикладені до одного тіла. Сили ж, що виникають під час взаємодії, прикладені до різних тіл, тому вони не можуть зрівноважити (компенсувати) одна одну.

3. Учимося розв'язувати задачі

Задача. Посудина з водою зрівноважена на терезах (рис. 32.6). Чи порушиться рівновага терезів, якщо опустити у воду палець, не торкаючись при цьому дна й стінок посудини?

Рис. 32.6. До задачі в § 32

Рис. 32.7. До задачі в § 32

Підбиваємо підсумки

Контрольні запитання

1. Сформулюйте третій закон Ньютона. Чому цей закон називають законом взаємодії? 2. Наведіть приклади прояву третього закону Ньютона. 3. Що можна сказати про природу сил, які виникають під час взаємодії тіл? Наведіть приклади. 4. Чому сили, які виникають під час взаємодії тіл, не зрівноважують одна одну?

Вправа № 32

1. Дівчинка вдарила по м’ячу із силою 10 Н (рис. 1). Із якою силою м’яч «ударив» дівчинку? У якому напрямку діє ця сила?

Рис. 1

2. Розгляньте гравітаційну взаємодію яблука, що висить на гілці, і Землі (рис. 1). Що сильніше притягується: яблуко до Землі чи Земля до яблука?

3. Хлопчик масою 48 кг, стоячи на гладенькому льоду, відштовхнув від себе кулю масою 3 кг, надавши їй у горизонтальному напрямку прискорення 8 м/с². Якого прискорення набув хлопчик?

4. Мотузка витримує натяг не більш ніж 300 Н. Чи порветься мотузка, якщо четверо тягнуть її в протилежні боки так, як показано на рис. 2, силами по 100 Н кожен? Чи порветься мотузка, якщо один її кінець закріпити, а всі четверо тягтимуть її за другий кінець в одному напрямку?