Третий закон Ньютона

Тема урока: Третий закон Ньютона 📚

Цели урока 🎯

• Понять, что силы всегда возникают парами 🧠

• Выучить третий закон Ньютона и его условия 📜

• Разобраться, почему силы действия и противодействия не уравновешиваются ⚖️

Основная часть урока 📝

1. Взаимодействие всегда обоюдно 🤔

Толкни стену — и почувствуешь, что стена «толкает» тебя в ответ. Оттолкнись на коньках от друга — поедете оба, в разные стороны. В природе не бывает одностороннего действия: если тело А действует на тело Б, то и Б обязательно действует на А.

2. Третий закон Ньютона 📜

Тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению: F₁ = −F₂ (F₁ — сила, с которой второе тело действует на первое; F₂ — сила, с которой первое действует на второе; знак «минус» означает противоположное направление).

• Эти силы одной природы: обе упругие, обе гравитационные и т.д.

• Они приложены к разным телам.

• Появляются и исчезают одновременно.

3. Почему эти силы не уравновешиваются? 🔍

Уравновешиваться могут только силы, приложенные к одному телу. Силы действия и противодействия приложены к разным телам, поэтому складывать их нельзя: каждая разгоняет своё тело.
✨ Важно: силы равны, а ускорения — нет! Каждое тело получает ускорение a = F/m, поэтому лёгкое тело ускоряется сильнее тяжёлого.

4. Разбираем задачи ✏️

Пример 1. Земля притягивает человека массой m = 60 кг. С какой силой человек притягивает Землю и какое ускорение он ей сообщает? Масса Земли M = 6·10²⁴ кг.

1. Сила тяжести: F = mg = 60·9,8 = 588 Н (g ≈ 9,8 м/с² — ускорение свободного падения).

2. По третьему закону человек притягивает Землю с той же силой: 588 Н.

3. Ускорение Земли: a = F/M = 588/(6·10²⁴) = 9,8·10⁻²³ м/с² — неизмеримо мало. Ответ: сила 588 Н, ускорение около 10⁻²² м/с².

Пример 2. На катке отталкиваются двое: подросток массой m₁ = 40 кг и взрослый массой m₂ = 80 кг. Сила взаимодействия F = 80 Н. Найди ускорения обоих.

1. По третьему закону на каждого действует сила 80 Н, но в противоположные стороны.

2. Ускорение подростка: a₁ = F/m₁ = 80/40 = 2 м/с². Ускорение взрослого: a₂ = F/m₂ = 80/80 = 1 м/с².

3. Ответ: 2 м/с² и 1 м/с². Проверка: a₁/a₂ = m₂/m₁ = 2 — ускорения обратно пропорциональны массам ✅

Пример 3. При выстреле на снаряд действует сила 2000 Н. Пушка имеет массу 500 кг. Какое ускорение получает пушка при отдаче?

1. По третьему закону снаряд действует на пушку с такой же по модулю силой: 2000 Н, направленной назад.

2. Ускорение пушки: a = F/m = 2000/500 = 4 м/с².

3. Ответ: 4 м/с². Именно поэтому у орудий делают противооткатные устройства.

Типичные ошибки ⚠️

• ❌ Думают, что «сильное» тело действует с большей силой → ✅ Силы всегда равны по модулю: лошадь действует на телегу с той же силой, что телега на лошадь.

• ❌ «Раз силы равны и противоположны, они уравновешиваются» → ✅ Нет: они приложены к разным телам, и каждая ускоряет своё тело.

• ❌ Называют силу тяжести и реакцию опоры парой по третьему закону → ✅ Обе приложены к одному телу. Пара к реакции опоры — давление тела на опору, пара к силе тяжести — притяжение Земли телом.

• ❌ Ждут одинаковых ускорений у взаимодействующих тел → ✅ Равны силы, а ускорения обратно пропорциональны массам.

Мини-конспект 📋

• Тела взаимодействуют силами, равными по модулю и противоположными по направлению: F₁ = −F₂.

• Силы одной природы и возникают парой, одновременно.

• Приложены к разным телам — поэтому не уравновешиваются.

• Ускорения тел обратно пропорциональны их массам.

• Человек притягивает Землю с той же силой, что Земля человека.

• Сила тяжести и реакция опоры — не пара по третьему закону.

Зачем это нужно? 🚀

• Ракета летит, отталкивая назад раскалённые газы, — чистый третий закон 🚀

• При ходьбе ты толкаешь землю назад, а она тебя — вперёд; на льду это не работает, потому и скользко 🚶

• Отдача оружия и «брыкание» пожарного шланга — те же парные силы 💦