4. Третій закон Ньютона.

Коли будь-яке тіло діє на інше, відбувається не одностороння дія, а взаємодія тіл. Сили такої взаємодії між тілами мають однакову природу, з'являються і зникають одночасно. Під час взаємодії двох тіл (рис. 2.2.9) обидва тіла набувають прискорень, що напрямлені по одній прямій в протилежні боки.

Оскільки , то .

Згідно з другим законом Ньютона, і . Тоді із формули (2.2.9) маємо:

Рівність (2.2.10) виражає третій закон Ньютона: тіла взаємодіють одне з одним із силами, однаковими за модулем і протилежними за напрямом та напрямленими вздовж однієї прямої.

Кожна із сил взаємодії прикладена до того тіла, на яке вона діє, тобто ці сили прикладені до різних тіл. Отже, сили взаємодії між тілами не можуть зрівноважити (компенсувати) одна одну, хоча формально

Наведемо приклади, що ілюструють третій закон Ньютона. Візьмемо в руки два однакові динамометри, зчепимо їх гачками і будемо тягти в різні боки (рис.2.2.10). Обидва динамометри покажуть однакові за модулем сили натягу, тобто . Поставимо на горизонтальну поверхню два однакові візки і за допомогою двох однакових динамометрів прикріпимо їх до вертикальних стояків. На один візок покладемо кусок металу, а на другий -магніт (рис.2.2.11). Обидва візки рушать назустріч один одному й обидва динамометри покажуть однакові сили взаємодії, тобто . Тобто, з якою силою магніт притягує кусок металу, з такою ж силою і метал притягає до себе магніт.

Наведені приклади показують, що третій закон Ньютона виконується як у разі взаємодії безпосередньо контактуючих тіл, так і у разі взаємодії тіл завдяки наявності магнітного поля. Найпростішим буде таке формулювання третього закону Ньютона: дія дорівнює протидії.

Таким чином, перший закон Ньютона стверджує: якщо на тіло не діють сторонні тіла, то воно знаходиться в стані спокою чи рівномірного прямолінійного руху відносно ІСВ. З нього випливає, що причиною зміни швидкості тіла є сила. Другий закон Ньютона пояснює, як рухається тіло під дією сили. Він встановлює кількісне співвідношення між і . У першому і другому законах Ньютона розглядається лише одне тіло. У третьому законі розглядається взаємодія двох тіл із силами, однаковими за модулем і протилежними за напрямом. Ці сили називають силами взаємодії. Вони напрямлені вздовж однієї прямої і прикладені до різних тіл. Між законами Ньютона існує взаємний зв'язок: вони виконуються лише в інерціальних системах відліку.

Запитання для самоперевірки

1. Якою величиною характеризується інертність тіла?

2. Що називають масою тіла? Яка одиниця маси? Як установлено цю одиницю?

3. Яким способом вимірюють масу?

4. Що називають еталоном маси?

5. Який зв'язок між масами тіл і модулями прискорень, яких вони набувають під час взаємодії?

6. Унаслідок взаємодії двох тіл швидкість одного з них збільшилась. Як змінилась швидкість іншого тіла?

7. Який рух називають нерелятивістським? Релятивістським?

8. Що називають силою і чим вона характеризується?

9. Які дії чинить на тіло нескомпенсована і скомпенсована сила? Які способи вимірювання сил?

10. Як рухається тіло, до якого прикладено сталу за модулем і напрямом сила?

11. Як напрямлено прискорення тіла, викликане діючою на нього силою?

12. У чому полягає принцип незалежності дії сил?

13. Установіть одиницю сили в СІ. Як формулюють означення цієї одиниці?

14. Чи правильні такі твердження: швидкість тіла визначається тільки діючою на нього силою; тіло завжди рухається туди, куди напрямлена діюча на нього сила; сили є, а прискорення немає?

15. Якщо на тіло діють декілька сил, як визначають рівнодійну цих сил?

16. Поясніть, як установлено другий закон Ньютона для нерелятивістського руху матеріальної точки.

17. Який загальний вигляд запису другого закону Ньютона для руху матеріальних точок і поступального руху твердих тіл?

18. Чи може будь-яке тіло діяти на інше, не зазнаючи з його боку протидії?

19. Як напрямлені прискорення взаємодіючих тіл?

20. Запишіть і сформулюйте третій закон Ньютона.

21. Чому під час зіткнення легкового автомобіля з вантажним пошкодження легкового завжди більші, ніж вантажного?

22. Дві людини розтягують динамометр, кожна прикладає силу 50 Н. Що показує динамометр?

23. Чи в усіх системах відліку виконуються закони Ньютона?