4. Третий закон Ньютона

При решении задач на третий закон Ньютона целесообразно использовать формулировку, в которой явно говорится о силах взаимодействия тел: силы, с которыми два тела действуют друг на друга, всегда равны по величине и противоположны по направлению. При

Рис. 84.

Рис. 85.

этом необходимо обратить внимание на формирование следующих понятий.

1. Силы всегда возникают парами. Если есть одна сила, то есть и другая, ей противоположная.

2. Силы приложены к различным телам и поэтому не имеют равнодействующей.

3. Третий закон Ньютона ничего не говорит о результатах действия сил. Об этом говорит второй закон Ньютона. Если мы рассматриваем оба взаимодействующих тела как одну систему, то силы взаимодействия будут внутренними и потому не смогут изменить положение системы в целом.

Задачи решают по одной схеме: находят равные и противоположно направленные силы, с которыми действуют друг на друга тела; рассматривают каждое тело в отдельности и, учитывая все действующие на него силы, определяют, что произойдет с рассматриваемым телом: изменится ли его движение, возникнет деформация и т. д.

В данной теме на третий закон Ньютона решают сравнительно несложные качественные задачи. Для решения более сложных задач третий закон Ньютона используют в связи с изучением реактивного движения, закона всемирного тяготения и ряда других тем.

379. Укажите направление и точки приложения действующей и противодействующей сил в следующих случаях: груз висит на динамометре. Рука держит ведро с водой. Газ давит на поршень двигателя.

380 (э). Для экспериментального подтверждения равенства сил, с которыми тела действуют друг на друга, Ньютон проводил опыт с железом и магнитом, помещая их в отдельные сосуды, которые плавали, взаимно соприкасаясь, на спокойной воде. Придут ли сосуды в движение? Проделайте и объясните данный опыт.

Ответ. Сосуды не придут в движение, так как силы притяжения магнита и железа и силы отталкивания, возникающие в результате деформации стенок сосудов, являются внутренними силами для данной системы тел.

381 (э). Каковы будут показания динамометров (рис. 84). Проверьте ваш ответ на опыте. (Вес нижнего динамометра в расчет не принимать.)

Ответ. Так как нижний динамометр находится в равновесии, то на него действуют вниз и вверх одинаковые силы, равные 9,8 м, поэтому динамометр покажет 9,8 н. Сила, действующая вверх, создается натяжением пружины верхнего динамометра. По третьему закону Ньютона на верхний динамометр вниз будет действовать такая же по величине сила, равная 9,8 н. Следовательно, и верхний динамометр покажет тоже 9,8 «.

382(э). На весах уравновешен стакан с водой. Нарушится ли равновесие весов, если в воду погрузить карандаш и держать его в руках, не касаясь стакана? Проверьте ваш ответ на опыте. (Вода не должна выливаться из стакана.)

Ответ. На карандаш вверх со стороны жидкости действует архимедова сила. По третьемузакону Ньютона карандаш тоже действует на жидкость с силой, равной по величине, но направленной вниз. Чашка весов со стаканом опустится вниз.

383. К пристани на озере приближаются две одинаковые лодки (рис. 85). Оба лодочника подтягивают лодки с помощью веревки. Противоположный конец веревки первой лодки привязан к тумбе на пристани; противоположный же конец веревки второй лодки находится в руках матроса на пристани, который также тянет веревку к себе. Все трое прилагают одинаковые усилия. Какая лодка причалит раньше? [132, стр. 26—27].

Ответ. Так как все лодочники тянут с равной силой за веревки, значит и со стороны веревок на лодки действуют одинаковые силы. Лодки будут двигаться с одинаковой скоростью и причалят одновременно.