Hej! Zastanawialiście się kiedyś, dlaczego odrzutowiec leci do przodu, skoro silniki dmuchają do tyłu? Albo dlaczego, gdy skaczemy z łódki na brzeg, łódka odpływa? Odpowiedź na te pytania kryje się w jednym z najważniejszych praw fizyki – w Trzeciej Zasadzie Dynamiki Newtona.
Nie martwcie się, brzmi strasznie, ale w rzeczywistości jest to bardzo proste. Postaram się to wytłumaczyć w przystępny sposób, krok po kroku. Zobaczycie, fizyka może być naprawdę fascynująca!
Co to w ogóle jest ta dynamika?
Zanim przejdziemy do trzeciej zasady, warto przypomnieć sobie, czym zajmuje się dynamika. Dynamika to dział fizyki, który bada ruch ciał i przyczyny tego ruchu. Inaczej mówiąc, dynamika odpowiada na pytanie: dlaczego rzeczy się poruszają i jak zmienia się ich ruch pod wpływem różnych czynników?
W dynamice bardzo ważne są siły. Siła to oddziaływanie, które może wprawić ciało w ruch, zatrzymać je, zmienić jego prędkość lub kształt. Mówiąc prościej, siła to to, co powoduje zmianę ruchu. Przykładami sił są siła grawitacji (która nas przyciąga do Ziemi), siła tarcia (która hamuje ruch) czy siła nacisku (którą wywieramy na jakiś przedmiot).
Isaac Newton, genialny naukowiec, żyjący w XVII wieku, sformułował trzy fundamentalne zasady, które opisują ruch ciał. Te zasady nazywamy Zasadami Dynamiki Newtona. To one są podstawą naszego rozumienia ruchu i sił. My dzisiaj skupimy się na trzeciej z nich.
Trzecia Zasada Dynamiki Newtona – Wprowadzenie
Gotowi? Czas na sedno sprawy! Trzecia Zasada Dynamiki Newtona mówi o tym, że: "Jeżeli jedno ciało działa na drugie ciało pewną siłą, to drugie ciało działa na pierwsze ciało siłą o tej samej wartości, kierunku, ale przeciwnym zwrocie."
Brzmi skomplikowanie? Spokojnie, rozbierzemy to na czynniki pierwsze. Najważniejsze słowa kluczowe to: działanie, reakcja, wartość, kierunek, zwrot.
Działanie to siła, którą jedno ciało wywiera na drugie. Na przykład, gdy pchasz ścianę, to wywierasz na nią siłę – to jest działanie. Reakcja to siła, którą drugie ciało wywiera na pierwsze w odpowiedzi na działanie. Czyli, w naszym przykładzie, ściana "odpycha" cię z taką samą siłą – to jest reakcja.
Wartość siły to jej "wielkość", czyli to, jak mocne jest oddziaływanie. Zarówno działanie, jak i reakcja mają tę samą wartość. Jeśli pchasz ścianę siłą 100 niutonów, to ściana odpycha cię również siłą 100 niutonów. Kierunek to linia, wzdłuż której działa siła. Działanie i reakcja mają ten sam kierunek. Zwrot to kierunek, w którym siła "pcha" lub "ciągnie". Działanie i reakcja mają przeciwne zwroty. Czyli, jeśli pchasz ścianę do przodu, to ściana odpycha cię do tyłu.
Przykłady z życia codziennego
Aby lepiej zrozumieć Trzecią Zasadę Dynamiki Newtona, spójrzmy na kilka przykładów z życia wziętych:
Chodzenie
Kiedy chodzimy, wydaje się to proste i naturalne. Ale czy zastanawialiście się, jak to w ogóle możliwe? Otóż, kiedy robimy krok do przodu, odpychamy się nogą od podłoża do tyłu (działanie). Zgodnie z trzecią zasadą dynamiki, podłoże odpycha nas w przód z taką samą siłą (reakcja), co pozwala nam się poruszać. Im mocniej odpychamy się do tyłu, tym mocniej podłoże odpycha nas do przodu, i tym szybciej idziemy.
Pływanie
Podobnie jest z pływaniem. Kiedy poruszamy rękami i nogami w wodzie, odpychamy wodę do tyłu (działanie). W odpowiedzi, woda odpycha nas do przodu z taką samą siłą (reakcja), co umożliwia nam pływanie. Dlatego zawodnicy pływaccy starają się generować jak największą siłę odpychającą wodę do tyłu.
Odrzutowiec
Pamiętacie odrzutowiec z początku? Teraz już wiecie, dlaczego leci do przodu! Silniki odrzutowe wyrzucają gazy spalinowe do tyłu z ogromną siłą (działanie). Zgodnie z trzecią zasadą, gazy spalinowe odpychają odrzutowiec do przodu z taką samą siłą (reakcja). Dlatego odrzutowiec może lecieć z ogromną prędkością.
Skok z łódki
Gdy skaczemy z łódki na brzeg, odpychamy się od łódki w kierunku brzegu (działanie). Łódka, zgodnie z trzecią zasadą, odpycha nas z taką samą siłą, ale w przeciwnym kierunku, czyli w kierunku od brzegu (reakcja). Dlatego, gdy my lądujemy na brzegu, łódka odpływa. Im mocniej się odepchniemy, tym bardziej łódka odpłynie.
Strzelanie z armaty
Jeszcze jeden przykład! Kiedy armata wystrzeliwuje pocisk, wywiera na niego siłę, aby nadać mu prędkość (działanie). Jednocześnie, pocisk wywiera siłę na armatę, skierowaną w przeciwną stronę (reakcja). Dlatego armata odrzuca się do tyłu po wystrzale. To zjawisko nazywamy odrzutem.
Ważne uwagi
Pamiętajmy o kilku ważnych rzeczach:
- Działanie i reakcja zawsze dotyczą dwóch różnych ciał. Działanie wywiera jedno ciało na drugie, a reakcję wywiera drugie ciało na pierwsze. Nie działają one na to samo ciało.
- Działanie i reakcja mają zawsze tę samą wartość i kierunek, ale przeciwne zwroty.
- Działanie i reakcja powstają jednocześnie. Nie ma tak, że najpierw jest działanie, a potem reakcja. Oba oddziaływania pojawiają się w tym samym momencie.
Podsumowanie
Trzecia Zasada Dynamiki Newtona mówi nam o tym, że siły zawsze występują parami: działanie i reakcja. Jeżeli jedno ciało działa na drugie, to drugie ciało działa na pierwsze z taką samą siłą, o przeciwnym zwrocie. Ta zasada jest fundamentalna dla zrozumienia wielu zjawisk zachodzących w naszym otoczeniu, od chodzenia po wystrzeliwanie rakiet w kosmos.
Mam nadzieję, że po przeczytaniu tego artykułu, Trzecia Zasada Dynamiki Newtona stała się dla Was bardziej zrozumiała. Pamiętajcie o przykładach z życia codziennego. Teraz, kiedy widzicie odrzutowiec, skaczecie z łódki, albo po prostu chodzicie, spróbujcie pomyśleć o działaniu i reakcji. Fizyka jest wszędzie wokół nas!
Powodzenia w dalszej nauce!
