ФІЗИКА

Частина 1 МЕХАНІКА

 

Розділ 2 ДИНАМІКА МАТЕРІАЛЬНОЇ ТОЧКИ

 

2.7. Третій закон Ньютона

 

Третій закон Ньютона відображає той факт, що сила є наслідком взаємодії двох або більше тіл.

У другому законі розглядався лише один бік цієї взаємодії. Насправді завжди існує взаємодія і немає сил без протидіючої сили. Назви «дія» і «протидія» — умовні, кожна з них може вважатися і тим, і іншим.

Третій закон Ньютона є узагальненням дослідних фактів. Його формулюють так: будь-яка дія тіл одне на одне має характер взаємодії; сили, з якими діють одне на одне взаємодіючі тіла, завжди рівні між собою за числовим значенням і протилежні за напрямом.

Звідси випливає, що сили завжди виникають парами: будь-якій силі, прикладеній до якогось тіла, можна ставити у відповідність таку саму за числовим значенням та протилежну за напрямом силу, яку прикладено до іншого тіла, що взаємодіє з ним.

Слід зауважити також, що в третьому законі йдеться про сили, прикладені до різних тіл. Сили, що діють між тілами системи, називають внутрішніми. Сили, що діють на систему з боку тіл, які не входять до її складу, називають зовнішніми. Якщо взаємодією між тілами системи і зовнішніми тілами можна нехтувати, то таку систему називають замкненою. У замкненій системі діють лише внутрішні сили. Розглянемо саме таку систему, що складається з трьох тіл, які взаємодіють між собою (рис. 2.2).

 

 

Рис. 2.2

 

На кожне тіло діють сили лише з боку двох інших тіл, тобто внутрішні сили. Позначимо їх літерою F з відповідними індексами, що показують, до якого тіла прикладена сила і з боку якого тіла вона діє.

Користуючись формулою (2.6), запишемо для кожного з цих тіл другий закон Ньютона:

Додаючи в рівняннях (2.8) відповідно ліві й праві частини та враховуючи, що за третім законом Ньютона дістанемо

Отже, внутрішні сили компенсують одна одну, тому їх можна не враховувати. Тоді

Оскільки зміна з часом імпульсу системи дорівнює нулю, то сам імпульс залишається сталим, тобто

Такий самий результат матимемо для замкненої системи, що складається з n тіл:

або

де — повний вектор імпульсу системи. Векторна рівність (2.13) еквівалентна трьом скалярним рівностям для трьох проекцій вектора на осі координат:

Тоді закон збереження імпульсу можна сформулювати так: повний вектор імпульсу замкненої системи, що є векторною сумою імпульсів усіх тіл системи, залишається незмінним.

Тривалий час вважали, що закони Ньютона цілком вичерпують об’єктивно існуючі зв’язки між механічними явищами природи.

Проте на початку XX ст. виявилося, що закони Ньютона не можуть пояснити особливостей руху тіл при великих швидкостях, які наближаються до швидкості світла. Це означає, що для законів Ньютона, як і для всіх законів природи, існують певні межі застосовності. З розкриттям нових зв’язків фізичні закони, природно, уточнюються та змінюються. У цьому полягає діалектика пізнання природи.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити