Zasady dynamiki Newtona są fundamentem klasycznej mechaniki. Opisują one ruch ciał i interakcje między nimi. Poznajmy bliżej trzecią zasadę dynamiki Newtona.
Trzecia zasada dynamiki jest także znana jako zasada akcji i reakcji. Ta zasada wyjaśnia, co się dzieje, gdy dwa ciała oddziałują na siebie. Jest to kluczowe dla zrozumienia wielu zjawisk fizycznych.
Definicja Trzeciej Zasady Dynamiki Newtona
Trzecia zasada dynamiki Newtona mówi, że: "Jeżeli ciało A działa na ciało B siłą, to ciało B działa na ciało A siłą równą co do wartości, o tym samym kierunku, lecz o przeciwnym zwrocie". Innymi słowy, każdej akcji towarzyszy równa i przeciwnie skierowana reakcja. Siła akcji i siła reakcji zawsze działają na różne ciała.
Ważne jest, aby podkreślić, że akcja i reakcja nie znoszą się nawzajem. Dzieje się tak, ponieważ działają one na różne ciała. Jeżeli siły działają na to samo ciało, mogą się zrównoważyć i spowodować, że ciało pozostanie w spoczynku lub będzie poruszać się ruchem jednostajnym prostoliniowym.
Formalnie, możemy zapisać to w postaci wzoru: FAB = -FBA, gdzie FAB to siła, którą ciało A działa na ciało B, a FBA to siła, którą ciało B działa na ciało A.
Przykłady Trzeciej Zasady Dynamiki Newtona
Aby lepiej zrozumieć zasadę akcji i reakcji, rozważmy kilka przykładów. Pomogą one zilustrować, jak ta zasada manifestuje się w życiu codziennym.
Chodzenie
Kiedy chodzimy, odpychamy się stopami od ziemi do tyłu. To jest akcja. Zgodnie z trzecią zasadą dynamiki, ziemia odpycha nas do przodu z równą siłą, ale w przeciwnym kierunku. To jest reakcja. Siła reakcji ziemi pozwala nam poruszać się do przodu.
Warto zauważyć, że chociaż ziemia reaguje na nasze odepchnięcie, jej masa jest ogromna w porównaniu do naszej. Dlatego wpływ naszej siły na ruch ziemi jest praktycznie niezauważalny. Mimo to, reakcja ziemi jest kluczowa dla naszego ruchu.
Pływanie
Podczas pływania odpychamy wodę do tyłu rękami i nogami. To jest akcja. W odpowiedzi woda odpycha nas do przodu z równą siłą. To jest reakcja. Ta reakcja wody umożliwia nam przemieszczanie się w wodzie.
Podobnie jak w przypadku chodzenia, efekt naszej siły na wodę jest minimalny, ponieważ woda jest stosunkowo łatwa do przemieszczenia. Niemniej jednak, zasada akcji i reakcji pozostaje fundamentalna dla zrozumienia ruchu pływaka.
Wystrzał z Armaty
Kiedy armata wystrzeliwuje kulę, armata działa siłą na kulę, wypychając ją do przodu. To jest akcja. Zgodnie z trzecią zasadą dynamiki, kula działa na armatę z równą siłą, ale w przeciwnym kierunku, czyli do tyłu. To jest reakcja. Dlatego armata odrzucana jest do tyłu podczas wystrzału.
Odrzut armaty jest wyraźnym przykładem działania trzeciej zasady dynamiki. Masa armaty jest znacznie większa niż masa kuli, więc odrzut armaty jest mniej zauważalny niż ruch kuli.
Lot rakiety
Rakieta wyrzuca gazy spalinowe w dół z dużą prędkością. To jest akcja. Zgodnie z trzecią zasadą dynamiki, gazy spalinowe działają z równą siłą na rakietę, pchając ją do góry. To jest reakcja. Ta reakcja pozwala rakiecie wznieść się w górę.
W tym przypadku nie ma potrzeby odpychania się od czegoś zewnętrznego, jak ziemia czy woda. Rakieta sama wytwarza swoją "ziemię" do odpychania się, wyrzucając gazy spalinowe.
Znaczenie Trzeciej Zasady Dynamiki
Trzecia zasada dynamiki Newtona jest niezwykle ważna w fizyce i inżynierii. Pozwala nam zrozumieć i przewidywać ruch ciał, które oddziałują na siebie. Bez tej zasady nie moglibyśmy projektować samolotów, rakiet, mostów i wielu innych konstrukcji.
Zasada akcji i reakcji jest również istotna w zrozumieniu zjawisk przyrodniczych, takich jak pływy morskie (oddziaływanie grawitacyjne Ziemi i Księżyca) czy ruch planet wokół Słońca. W każdym z tych przypadków, wzajemne oddziaływanie ciał podlega trzeciej zasadzie dynamiki Newtona.
Podsumowując, trzecia zasada dynamiki Newtona opisuje fundamentalną własność interakcji między ciałami. Mówi ona, że akcji towarzyszy równa i przeciwnie skierowana reakcja. Ta zasada ma szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach nauki i techniki.
