Физика › 9 класс › Взаимодействие тел

Тема 9Третий закон Ньютона

★★★

Термины темы — найди их в тексте:взаимодействуютне уравновешивают

Действие одного тела на другое никогда не бывает односторонним: тела взаимодействуют. Толкнёте стену — стена толкнёт вас.

Опыт

Сцепим два динамометра и потянем их в разные стороны. Как бы сильно мы ни тянули, показания всегда одинаковы.

Динамометры, тянущие друг друга, показывают одинаковые силы Иллюстрация: light-fizika.ru

Третий закон Ньютона

Тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению. Эти силы лежат на одной прямой и имеют одну природу:

\vec F_{12}=-\vec F_{21}.

Закон выполняется и при соприкосновении, и на расстоянии: Земля притягивает Луну с той же силой, что и Луна Землю; магниты на тележках отталкиваются одинаково.

Земля и Луна, магниты на тележках, шары — силы взаимодействия равны и противоположны Иллюстрация: light-fizika.ru

«Одна природа» значит: если на одно тело действует сила упругости, то и на другое — упругости; если тяготения — то тяготения.

Запомни

Силы взаимодействия не уравновешивают друг друга: они приложены к разным телам. Уравновешиваться могут только силы, приложенные к одному телу.

Силы равны, но ускорения тел разные: $m_1a_1=m_2a_2$ , то есть $\dfrac{a_1}{a_2}=\dfrac{m_2}{m_1}$ . Лёгкое тело получает большее ускорение.

Конькобежцы тянут канат: силы равны, а ускорение больше у того, чья масса меньше Иллюстрация: light-fizika.ru

Пример решения

Мальчик массой 40 кг и мужчина массой 80 кг на коньках оттолкнулись друг от друга. Мальчик получил ускорение 2 м/с². Какое ускорение у мужчины?

$a_2=\dfrac{m_1a_1}{m_2}=\dfrac{40\cdot2}{80}=1$ м/с².

Почему так?

Как лошадь сдвигает телегу, если телега тянет лошадь назад с такой же силой? Эти силы приложены к разным телам. Лошадь идёт вперёд, потому что земля толкает её копыта вперёд (сила трения покоя), и эта сила больше силы, с которой телега тянет лошадь назад.

Образ для запоминания

Третий закон — «рукопожатие»: нельзя пожать руку и не получить рукопожатия в ответ. Сколько дал — столько и получил, только в обратную сторону.

⚗ Мини-опыт

Конькобежцы тянут канат. Меняйте их массы. Что показывают динамометры? У кого ускорение больше? Где они встретятся?

▶ Симуляция PhET

Меняйте массы шаров и расстояние между ними. Сравните силы, действующие на левый и на правый шар.

Сила тяготения: ОсновыОткрыть ↗

Симуляция: PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, лицензия CC BY-NC 4.0 (phet.colorado.edu); русский перевод интерфейса.

? Проверь себя

Ответь, не подглядывая в конспект: вспоминать — лучший способ запомнить.

1Мяч разбил оконное стекло. Сравните силы, с которыми мяч и стекло действовали друг на друга.

Силы равны, просто стекло хрупкое, а мяч упругий.

2Почему силы взаимодействия не уравновешивают друг друга?

Уравновешиваются только силы, приложенные к одному телу.

3Земля притягивает яблоко с силой 2 Н. С какой силой яблоко притягивает Землю?

Силы равны, но ускорение Земли ничтожно — её масса огромна.

✎ Задачи

А Уровень А по образцу: одна формула, один шаг

Сформулируйте третий закон Ньютона.
Ответ
Тела действуют друг на друга с силами одной природы, равными по модулю и противоположными по направлению.
Как получилось?
Человек массой 60 кг стоит на полу. С какой силой пол давит на человека ( $g=10$ Н/кг)?
Ответ
$F=mg=600$ Н.
Как получилось?
Приведите пример проявления третьего закона в технике.
Ответ
Реактивное движение: ракета выбрасывает газы назад, а газы толкают ракету вперёд.
Как получилось?
Магнит притягивает гвоздь с силой 0,5 Н. С какой силой гвоздь притягивает магнит?
Ответ
Тоже 0,5 Н, но в противоположную сторону.
Как получилось?
Человек в одной лодке тянет верёвку, привязанную к другой лодке. Какая лодка движется?
Ответ
Обе: они движутся навстречу друг другу.
Как получилось?

Б Уровень Б сам: несколько шагов, перевод единиц

Конькобежцы массами 50 кг и 40 кг оттолкнулись друг от друга. Второй получил ускорение 1 м/с². Какое ускорение получил первый?
Ответ
$a_1=\dfrac{40\cdot1}{50}=0{,}8$ м/с².
Как получилось?
Земля и Луна притягивают друг друга с одинаковыми силами. Почему Луна обращается вокруг Земли, а не наоборот?
Ответ
Масса Земли в 81 раз больше, поэтому ускорение Земли в 81 раз меньше, чем у Луны.
Как получилось?
Динамометр тянут в разные стороны двое учеников, каждый с силой 50 Н. Что покажет динамометр?
Ответ
50 Н: один ученик растягивает пружину, а второй её только удерживает.
Как получилось?

↻ Закрепи

Карточки терминов

Нажми на карточку — она перевернётся. «Знаю» — карточка вернётся на повторение позже (через сутки, неделю, месяц), «Повторить» — скоро снова.

Третий закон Ньютона

F₁₂ = −F₂₁: силы взаимодействия равны по модулю и противоположны.

Силы взаимодействия

Приложены к разным телам, поэтому не уравновешивают друг друга.

Ускорения при взаимодействии

a₁/a₂ = m₂/m₁: лёгкое тело получает большее ускорение.

Экспресс-карта

Возьми лист и за 3 минуты нарисуй по памяти карту темы: в центре — тема, ветви — главные идеи, на ветвях — термины. Потом сравни.