Третий закон Ньютона
Этот
закон объясняет, что происходит с двумя
взаимодействующими телами. Возьмём для
примера замкнутую систему, состоящую
из двух тел. Первое тело может действовать
на второе с некоторой силой
,
а второе — на первое с силой
.
Как соотносятся силы? Третий закон
Ньютона утверждает: сила действия равна
по модулю и противоположна по направлению
силе противодействия. Подчеркнём, что
эти силы приложены к разным телам, а
потому вовсе не компенсируются.
Современная формулировка
-
Материальные точки попарно действуют друг на друга с силами, имеющими одинаковую природу, направленными вдоль прямой, соединяющей эти точки, равными по модулю и противоположными по направлению:
Закон отражает принцип парного взаимодействия. То есть все силы в природе рождаются парами.
Историческая формулировка
-
Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе — взаимодействия двух тел друг на друга равны и направлены в противоположные стороны.
Для силы Лоренца третий закон Ньютона не выполняется. Лишь переформулировав его как закон сохранения импульса в замкнутой системе из частиц и электромагнитного поля, можно восстановить его справедливость[1].
Законы сохранения в механике, использование законов сохранения в расчетах реактивного движения
Если кинематика изучает движение, а динамика его причины и изменения, силы, то их умножение и уравновешивание возвращает к равнодействующей, равной нулю, 0, в замкнутой системе. Для нее по 2-му закону Ньютона следует m∆v=F∆t=0,mv=const, выражающим сохранение движение, закон инерции Галилея и Декарта. А связь движения и силы, превращении едвижения в подъем и обратно при падении, как и в другие виды, силы, выражает сохранение энергии.
Являются ли поэтому законы сохранения следствием законов Ньютона? Очевидно, нет, т.к.они сводятся кпервичному «постулату, что при отсутствии силы тело движется без ускорения, спостоянной скоростью, т.е.сохраняет импульс. Новым же является отнесение этогок системе тел, при этом они могут менять импульс каждого без изменения суммы. Этовключает и изменении массы при движении реактивного типа – ракет, медуз иголовоногих, водометных плавсредств. Вместо обычной записиF=ma, нужно использоватьF=∆р/∆t=(p2-p1)/(t2-t1) Ньютона.
Сохранениеимпульса тел получается при равенстве равнодействующей силы нулю, компенсациисил, в изолированной и замкнутой системе, может быть в отдельной проекции,аспекте.
Законыи силы взаимодействия Ньютона относятся не только к материальной точке, но и ксистемам тел, приводя к понятию суммы и компенсации сил, сохранения иравновесия (по 3 закону).Часто силы изменяются сложно, как при удареили движении ракеты, и их описание недостаточно. За силами, например,притяжения Ньютона, стоят законы сохранения (как у орбит Кеплера), как и законсохранения вещества, массы и энергии, являющиеся основой большинства простыхрасчетов в физике и химии, в механике
При любом изменении идвижении остается что-то неизменное, как установили уже греки, являющееся меройи сущностью этого движения. После закона сохранения площади орбит (vr, момента количествадвиженияM=mvr), Декарт открылсохранение “количества движения”mv, Гюйгенс и Лейбниц – центра тяжести (mr) и “живых сил” (mv2). В ХХ веке наукапоказала, что с каждым изменением и измерением необходимо связана определеннаясохраняющаяся в движении величина:с каждым измерением пространства – импульс внем, со временем – энергия, с вращением – момент, составляющие (вместе ссохранением центра тяжести), особую группу “инвариантов” движения. Сохранениеплощадей Кеплера ~vr,импульсаmvДекарта ицентра массmrГюйгенсаможно представить как части или виды сохранения момента импульсаM=mvr(как различные газовые законыследуют изPV=nRT), и вместе с энергией илиmv2Лейбницаони образуют группу Пуанкаре. В квантовой механике описание атома в планетарноймодели Кеплера-Бора связало квантование момента импульса М=nħ и энергииE=nhv.