Классная физика 3 закон ньютона примеры. Формулировка третьего закона Ньютона: примеры, связь с ускорением системы и с ее импульсом. Взаимодействие с землей

На груз в лифте действуют сила тяжести и сила реакции опоры .

По второму закону Ньютона:

Направим координатную ось , как показано на рисунке и запишем это векторное равенство в проекциях на координатную ось:

откуда сила реакции опоры:

Груз будет действовать на пол лифта с силой, равной его весу. По третьему закону Ньютона, эта сила равна по модулю силе, с которой пол лифта действует на груз, т.е. силе реакции опоры:

Ускорение свободного падения м/с

Подставив в формулу численные значения физических величин, вычислим:

Сила удара, с которой второй шар действует на первый:

а сила удара, с которой первый шар действует на второй:

По третьему закону Ньютона, эти силы противоположны по направлению и равны по модулю, поэтому можно записать.

Урок по теме: Третий закон Ньютона.

Цель урока:

Изучить третий закон Ньютона, добиться понимания этого закона и умения применения его для решения простых задач, показать применение этого закона при объяснении движения тел.

Задачи урока:

Образовательные: сформулировать третий закон Ньютона, добиться усвоения закона.

Воспитательные: формировать систему взглядов на мир; воспитывать интерес к творческой и исследовательской работе.

Развивающие: развивать речь, мышление; совершенствовать умственную деятельность: анализ, синтез, классификация, способность наблюдать, делать выводы, выделять существенные признаки объектов, выдвигать гипотезы, проверять результаты.

Тип урока: изучение нового учебного материала.

Вид урока: смешанный урок.

Методы:

проблемное обучение;

эвристический;

Оборудование: тележки, гирьки, динамометр, нить длиной 200 мм с петлями на концах.

План урока.

1. Организационный момент.

2. Проверка знаний учащихся

3. Изучение нового материала.

4. Эксперимент.

5.Закрепление материала.

6. Домашнее задание.

Ход урока:

Организационный момент.

Учитель здоровается с детьми и проверяет отсутствующих.

2. Проверка знаний учащихся.

Физический диктант:

1 вариант

Инерциальная система отсчета – это система, в которой …

Сила – это физическая величина, характеризующая …

2 вариант

1. В инерциальной системе отсчета тело движется без ускорения, если ….

   Во всех инерциальных системах отсчета …

3. Изучение нового материала

Постановка проблемы:

Учитель:

1. Сколько сил на свете есть,

Ни кому не в силах счесть,

Но Ньютоном нам дано,

Что их четное число.

Как вы понимаете это высказывание?

Ученики дают различные варианты ответов.

Учитель:

2. Хорошо, давайте уточним и проведем опыт: Ударьте рукой по столу. Что вы испытали?

Ученики: Боль.

Учитель:

Почему? Ведь Вы бьёте стол, а не он вас. Вот на этот вопрос мы ответим, если поймем третий закон Ньютона.

Учитель:

Мы уже не раз указывали на то, действие тел друг на друга всегда взаимно, т.е. тела всегда взаимодействуют. Теперь, мы можем сказать, что каждое из взаимодействующих тел действует на соседнее с некоторой силой. Именно, при взаимодействии двух тел, каждое из тел получает ускорение. И отношение ускорений обратно пропорционально отношению масс а 1 , деленное на а 2 равняется m 2 , деленное на m 1 . (
) Отсюда следует, что
. Проделаем следующий опыт. Направим две тележки с разными массами друг против друга. Опыт показал, что при взаимодействии тележек ускорения направлены противоположно. Обратим внимание, что мы берем в этом уравнении абсолютные значения ускорений.

Если же написать в векторном виде, то, тоже самое выражение примет следующий вид:
. Но
, а
. В результате получается, что
, где F один и F два это силы, действующие на первое и второе тело. т.е., опыт показывает что, два тела взаимодействуют силами, равными по модулю и противоположными по направлению. Это и есть третий закон Ньютона.

Учитель:

Итак, мы пришли к решению проблемы, поставленной в начале урока. Кто сделает вывод и обобщение?

Ученик:

Любая приложенная сила имеет силу противодействия, силы существуют парами при взаимодействии тел.

Давайте посмотрим это на эксперименте. Убедимся, что тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположны по направлению.

Учитель: Итак, третий закон Ньютона относится к двум различным силам, приложенным к двум различным объектам, - силе действия , с которой тело 1 действует на тело 2, и силе противодействия , с которой тело 2 действует на тело 1. Эти силы не уравновешиваются, так как они действуют на разные тела. Причем безразлично, какая сила называется силой действия, а какая – противодействия.

Особенности третьего закона Ньютона

Возникают при взаимодействии

Появляются парами

Силы F Приложены к различным телам

Не уравновешиваются, хотя и равны по величине,

противоположны по направлению

и действуют по одной прямой

Одной природы

Учитель: приведите примеры применения третьего закона Ньютона из жизни.

Ученики приводят примеры, например:

Стул давит на пол, пол на ножки стула

Груз давит на линейку, линейка на груз, не дает ему падать.

Шарик на нити растягивает нить, а нить не дает шарику падать.

4. Эксперимент.

Учитель:

Теперь рассмотрим еще один пример появления двух сил при взаимодействии.

Проделаем опыт. Подогреем спиртовкой висящий на проволоке металлический патрон с водой, закрытый пробкой. При закипании воды пробка вылетает в одну сторону, а патрон движется в другую сторону. Где ещё мы можем это наблюдать? При стрельбе (отдача), при любом реактивном движении.

5.Закрепление материала

1. К динамометру с обеих сторон привязаны нити, к ним подвешены одинаковые грузы массой по 204 г. (Перекинув нити через блоки, закрываю шкалу динамометра) Что покажет динамометр? (Ответ 2Н).

Ученики: 2Н…5…0,2…

(Выслушав несколько возможных ответов, открываем шкалу.)

2. Лошадь тянет телегу, телега тянет лошадь с той же по величине силой, но в противоположную сторону, в соответствии с третьим законом Ньютона. Почему вся система движется (может, и с ускорением)? (Спорим, приходим к выводу, что и лошадь, и телега взаимодействуют с Землёй, но лошадь подковами толкает землю (а та её) сильнее, чем гладкие ободья колёс телеги.).

6. Домашнее задание

Подумайте, кто выигрывает в игре «Перетягивание каната». Объясните, на следующем уроке обсудим.

Физика: Старый учебник для 10 класса. Г.Я. Мякишев. § 28, новый учебник § 26.

Действие и противодействие предметов повсеместно встречается в повседневной жизни. Приведем 14 примеров третьего закон Ньютона , которому подчиняются взаимодействующие тела.

Взаимодействие предметов

Здания, мосты, мебель в комнатах, плоды на ветках, деревья, провода на столбах, корабли в море, тучи на небе, самолеты и воздушные шары за облаками - словом, все, что лежит, стоит, висит, плавает, летает,-не проваливается под землю, не тонет, не падает, не скатывается вниз только потому, что находится во взаимодействии с каким-либо другим предметом .

Эти предметы, все равно будь то земля, подставка, подвеска, вода или воздух, являются опорой, и сила тяжести, влекущая все предметы по направлению к центру Земли, встречает со стороны опоры ответное действие. Это ответное действие мешает силе тяжести приводить предметы в движение, противодействует ей - ее уравновешивает, как одна чашка весов, мешая другой чашке опуститься, уравновешивает ее, что лежит в основе .

Точно в таком же положении находится корабль, стоящий на якоре и остающийся на месте даже в том случае, когда ветер и течение стремятся его увлечь.

Возникающие при этом силы называются силами реакции . Они уравновешивают действующую на тело силу и помогают ему оставаться в покое. Приведем 14 примеров возникновения таких сил, как подтверждение третьего закона Ньютона, это происходит при:

Строительство моста

При строительстве моста необходимо предварительно рассчитать, в какой мере мостовые опоры способны оказать противодействие той нагрузке, которая на них будет оказывать давление: смогут ли они ее выдержать, достаточен ли у опор запас противодействия, или, как говорят строители, запас прочности.

Расчеты ведутся, используя третий закон Ньютона. И строители сооружают опоры моста такими, чтобы они могли оказать противодействие любой нагрузке, какая может проявиться на мосту. Они считают, что опоры давят на мост снизу. Действие всегда равно противодействию - они равносильны, равноправны, и потому инженера-строители ведут расчет так, как им удобнее.

Фундамент зданий

Точно так же поступают инженеры, проектирующие фундаменты зданий . Они знают, что обыкновенный грунт способен оказывать противодействие тяжести здания с силой примерно в два-три килограмма на каждый квадратный сантиметр фундамента. При этом условии действие, то есть тяжесть всего здания, и противодействие, сопротивление грунта, сжимают фундамент сверху и снизу. На фундамент действуют две одинаковые, но направленные в противоположные стороны силы, о чем говорит третий закон Ньютона. Такие силы уравновешиваются и не могут сдвинуть фундамент с места, но сдавливают его, и, если запаса прочности этого фундамента не хватит, он разрушится, а здание обвалится.

Парашютист и санки

Выбросился из самолета и падает вниз в затяжном прыжке. Действие в данном случае очевидно - парашютист падает. Но где же ответное действие, о котором говорит Ньютон? Его совершенно незаметно. И таких примеров можно найти великое множество. Дети, забравшись на снежную горку, скатываются с нее на санках , лыжник прыгает с трамплина. Лавина, сорвавшаяся с горы, дождевые капли, падающие из тучи, - во всех случаях падения ответное действие невидимо, неощутимо. Но это еще не значит, что его не существует.

Парашютист падает, потому что его притягивает Земля . Но притяжение взаимно: Земля притягивает к себе парашютиста, а парашютист притягивает к себе Землю. Парашютист падает на Землю, а Земля «падает» на парашютиста. Но масса парашютиста по сравнению с массой Земли ничтожна, и потому его движение быстро, а масса Земли огромна, и ее ответное и встречное движение совершенно неуловимо.

Все это целиком и полностью относится и к санкам, скатывающимся с горки. Движение санок - тоже падение, но только происходящее по наклонному пути.

Взаимодействие железного бруска с магнитом

Эту мысль поясняет опыт Ньютона с железным брусочком и магнитом , плававшими в лодочках. Тогда Ньютон убедился, что не магнит притягивает к себе железо и не железо притягивается к магниту, а оба тела взаимодействуют - притягиваются друг к другу.

В опытах Ньютона магнит и железо были одинаковы по весу. Но представьте себе, что для этого опыта взяли очень большой и тяжелый магнит и крошечный железный брусочек. В таком случае магнит только чуть-чуть подвинулся бы к железу, а железный брусочек поплыл бы к магниту гораздо быстрее.

То же самое случилось бы и в том случае, если бы кусок железа был большим, а магнит маленьким: движение легкого предмета было бы заметным и наглядным, а ответное движение тяжелого предмета - неощутимым.

Притяжение планет

То же происходит и с планетами. Вот если бы возле Земли проходило какое-нибудь крупное небесное тело, то последствия их взаимного тяготения стали бы заметны. Это наблюдается в действительности.

Иногда большие планеты солнечной системы - Юпитер и Сатурн - располагаются в пространстве так, что сила их тяготения заставляет Землю чуть-чуть удаляться от Солнца, тогда длительность нашего года, то есть время , увеличивается на несколько минут. Потом большие планеты уходят дальше по своим орбитам, и наш год снова укорачивается. Так, например, 1946 год был короче 1945 года приблизительно на десять минут, а 1945 год был короче 1944 года минут на одиннадцать.

Такое изменение длины года нашей Земли, зависящее от положения других планет солнечной системы, обнаруживает, как действует третий закон движения далеко за пределами Земли - в безграничном мировом пространстве.

Спутник Земли, Луна, удерживается на своей орбите благодаря , но и сама притягивает Землю, вызывая на поверхности морей и слегка изменяя движение Земли около Солнца.

Прыжок из лодки

Человек, собирающийся выпрыгнуть из лодки на берег, не должен забывать о существовании третьего закона Ньютона для движения. Его действие обязательно вызовет равное и противоположно направленное ответное действие: в момент прыжка лодка отойдет назад, и неосторожный человек окажется не на берегу, а в воде. Бранить третий закон Ньютона бесполезно - надо было попросить сидящих в лодке упереться в дно веслом.

Летящий геликоптер

В истории техники записан случай, когда изобретатели важного и полезного механизма - геликоптера, недостаточно продумав конструкцию, упустили из виду третий закон движения.

Геликоптер, в отличие от обыкновенного самолета, может подниматься в воздух не с разбегу, а вертикально вверх. Подъемную силу этой машине дает большой пропеллер, вращающийся на вертикальной оси.

Когда первый геликоптер испытывали на аэродроме, третий закон движения напомнил о себе. Так как несущий пропеллер вращался справа налево, то в силу третьего закона движения корпус геликоптера стал вращаться в противоположную сторону - слева направо. Геликоптер оказался своеобразной летающей каруселью, в которую ни один пассажир не соглашался сесть.

Этот недостаток геликоптера устранили тем, что поставили на нем два несущих пропеллера, вращающихся в разные стороны. Вот тогда неприятное карусельное движение машины сразу прекратилось, потому что ее винты вращались в разные стороны, и их вредное действие взаимно уничтожилось, а подъемная сила, направленная вверх, сохранилась.

В одновинтовых геликоптерах ставят дополнительный рулевой пропеллер, который противодействует вращению корпуса.

Как движутся плавающие в воде

Все плавающие в воде и по воде: рыбы, утки, бобры, угри, лягушки, жуки-плавунцы, (подробнее: ) и прочие водяные существа, а также пароходы, катера и лодки - движутся вперед только потому, что находятся во взаимодействии с водой, о чем говорит Ньютон. Они гребными винтами, веслами, плавниками, хвостами, лапками отталкивают воду назад, а сами в силу ответного действия плывут вперед.

Как движется все летающее

Всё летающее : самолеты, вертолеты, птицы, бабочки, комары, летучие мыши, а также аэросани и глиссеры - движутся только потому, что находятся во взаимодействии с воздухом. Они отталкивают воздух назад, а сами в силу ответного действия движутся вперед. Но что отталкивают назад обитатели суши, пользующиеся для передвижения ногами и колесами, остается неясным.

Как движутся автомобили и поезда

Они отталкивают то, что служит для них опорой: паровозы отталкивают рельсы, автомобили и лошади - асфальт шоссейных дорог и мостовых. Рельсы и покрытие шоссейных дорог намертво скреплены с землей, следовательно, все движущееся по земле отталкивает Землю, и земной шар должен поворачиваться в сторону, противоположную движению паровоза или автомобиля.

Но составляет многие миллиарды миллиардов тонн. Движение таких ничтожных по сравнению с Землей предметов, как паровозы и автомобили, на скорости вращения нашей планеты не сказывается. Кроме того, все поезда и автомобили движутся в разные стороны, и, когда один поезд едет направо, какой-то другой в это же время едет налево. Каждый автомобиль после работы возвращается обратно в гараж - туда, откуда он выехал утром. При встречном движении транспорта его воздействие на Землю взаимно уничтожается.

Движении тележки по рельсам

Представим себе, что на рельсах стоит длинная и легкая тележка . Ее оси вращаются в шарикоподшипниках. Подшипники хорошо смазаны, и потому тележка способна перекатываться с одного конца рельсов к другому почти без всякого трения.

На этой тележке, с одного ее края, стоит человек. Попросим этого человека пробежать по тележке к другому ее концу. И как только человек побежит, тележка тоже придет в движение: она покатится в сторону, противоположную движению человека. Человек остановится - и остановится тележка. Человек побежит обратно - и тележка покатится в другую сторону.

Движение человека в одну сторону заставляет тележку двигаться в противоположную сторону. Действие вызывает ответное действие, и они равны между собой: если тележка имеет такую же массу, как человек, то относительно земли она откатится в сторону настолько же, насколько подвинется человек.

Белка в колесе

В незапамятные времена люди придумали игрушку, которая показывает закон взаимодействия - третий закон Ньютона - простым и убедительным образом. Случается, охотники приносят домой ребятам на забаву маленьких бельчат. Бельчата растут, привыкают к людям и к жизни в неволе, становятся ручными. Но все-таки им трудно жить в тесных домах. В лесу белка целый день в движении: с ветки на ветку, с дерева на дерево, а в доме ей развернуться негде.

И вот, может быть, тысячу лет назад, люди придумали для белок «физкультуру» - колесо, сделанное наподобие барабана, чтобы белка могла бегать внутри этого колеса. Белку впускают в колесо , и она принимается бегать, а колесо начинает поворачиваться в противоположном направлении и вертится до тех пор, пока бежит в нем белка. Разумеется, беличье колесо надо время от времени останавливать и выпускать зверька, чтобы дать ему отдохнуть и поесть. Белочки глупые - они могут бегать в колесе до изнеможения.

Беличье колесо - замечательное и наглядное доказательство правильности третьего закона движения. Взаимодействие двух тел приводит к тому, что оба тела - и белка и колесо - движутся. В этом случае действие и ответное действие (противодействие) вызывают видимое движение.

И действие и ответное действие равны между собой: когда белка бежит неторопливо, то и колесо крутится медленно, а когда белка ускоряет свой бег, колесо начинает вертеться быстрее.

И действие и ответное действие противоположны: белка бежит в одну сторону, а колесо крутится в другую.

Пешком по столбу

Связисты и электромонтеры , которым часто приходится взбираться на телеграфные столбы , носят с собой очень простое приспособление, называемое «кошками». «Кошки» - это две железные дуги с острыми зубцами и площадочкой для ноги; они похожи по форме на серпы или на большие рога жука-оленя.

Связист надевает «кошки» на ноги и, ковыляя, потому что передвигаться по земле в «кошках» очень неудобно, подходит к столбу. Тут он охватывает одной «кошкой» столб, ее шипы врезаются в дерево или бетон. Связист, придерживаясь руками за столб, переносит всю тяжесть своего тела на «кошку» и одновременно закидывает вторую «кошку» так, чтобы она вцепилась повыше первой. Затем он переносит тяжесть тела на вторую «кошку», а первую переставляет еще выше. Так он «шагает» по гладкому вертикальному столбу, как по лестнице. Острые зубцы «кошек» обеспечивают связисту надежное взаимодействие со столбом - дают ноге хороший упор. Не было бы взаимодействия со столбом - и связист не мог бы влезть на него, именно это отразил в своем законе Ньютон.

Взаимодействие с землей

Словом, все, что бегает, ползает, прыгает, шагает, летает, плавает, лазает, может двигаться только потому, что находится во взаимодействии с землей , водой, воздухом, рельсами, стволами деревьев, столбами, веревками или лианами в тропическом лесу.

Во всех случаях, без всякого исключения, действие одного предмета всегда встречает равное и противоположно направленное ответное действие (противодействие) со стороны других окружающих предметов. Слово «противодействие», которое употребил Ньютон, не нужно понимать буквально - ответное действие, оказываемое движущемуся предмету, отнюдь не мешает ему, не действует напротив или наперекор, а, наоборот, именно оно помогает, содействует его движению. Просто появляется сила противодействия, направленная противоположно силе действия .

При этом надо заметить, что действие и ответное действие во всех случаях бывают приложены к разным предметам: действие - к земле, воде, воздуху, «Пешком» по столбу, рельсам, веревкам, столбам, к асфальту шоссе и так далее, а ответное действие - к ногам, лапам, колесам, копытам, гусеницам, крыльям, плавникам, пароходным винтам, к пропеллерам самолетов и «кошкам» связистов…

Вывод несколько удивительный. Получается, что мы движемся не столько в силу нашего действия, сколько в силу ответного действия. Когда мы ходим, усилия наших ног направлены на то, чтобы толкать землю, а идем, движемся вперед только потому, что нас толкает земля. Может быть, такой вывод покажется странным, но это так и есть. В , то есть без взаимодействия между телами, человек мог бы только перебирать ногами, но никогда не сумел бы сдвинуться с места.

Когда человек идет, он не замечает, как его «толкает» земля. Каждому кажется, что он сам ходит, но это маленькое заблуждение объясняется тем, что свое действие он сам направляет, оно бросается в глаза, а ответное действие не привлекает внимания. Но можно сделать так, что прямое и ответное действия станут одинаково заметны, как в опытах Ньютона.

Один из главных в интернете специалистов по поведенческой науке Джеймс Клир пытается совместить физику и психологию в своей новой книге, а в свежей записи в своем блоге предлагает изменить жизнью с помощью знания и использования трех законов термодинамики Исаака Ньютона.

Большинство людей об этом не знают, но эти три закона можно использовать для улучшения качества своей жизни и повышения продуктивности. Вот эти законы, и как их правильно трактовать в быту.

Первый закон - закон инерции

Если на объект не действует внешняя сила, то он продолжает находиться в состоянии покоя или постоянного движения. Объекты, находящиеся в движении, имеют тенденцию оставаться в движении, а неподвижные объекты, если их ничто не сдвинет с места, будут оставаться в состоянии покоя.

Если задуматься о нашей жизни, то этот закон можно считать одним из фундаментальных для Вселенной. И именно он служит причиной нашей прокрастинации: если мы привыкли ничего не делать без внешнего давления, то ничего без него и не начнем делать. С другой стороны, закон работает и в обратном направлении тоже. Объекты, находящиеся в состоянии движения, при неизменности внешней среды будут оставаться в движении.

Для нас, офисных тружеников, это означает одно: нам нужно найти способ "подтолкнуть" себя, то есть просто начать работу. После того, как вы ее начнете, оставаться в движении будет намного проще.

Если вы чувствуете, что застряли, попробуйте правило двух минут. Оно гласит, что вам нужно выделить в общей задаче подпункт, который можно выполнить всего за две минуты. Например, не написать пост целиком, а лишь один абзац из него. Не убрать квартиру сразу целиком, а хотя бы пройтись пылесосом по спальне. Если вы поработаете две минуты, вам будет проще решиться продолжать.

Вот еще несколько примеров из жизни.

Прямо сейчас вам может жутко не хотеться выходить на пробежку. Но решиться будет проще, если вы с утра поставите кроссовки возле двери и загодя наполните бутылку с водой. После этого вам будет проще выйти за дверь утром.

Прямо сейчас, когда вы смотрите на пустую страничку в редакторе Word, вам трудно решиться начать составлять отчет. Но уделите делу всего две минуты - и вам будет проще продолжать.

Прямо сейчас вам может быть очень трудно заняться рисованием. Но если вы возьмете лист бумаги и будете изо всех сил нарисовать хоть что-нибудь - хоть случайные линии, то мозгу будет проще настроиться на творческую работу.

Второй закон Ньютона - дифференциальный закон движения

F=ma. Векторная сумма сил, действующих на объект, равна массе этого объекта, умноженной на вектор ускорения объекта. Т.е. сила равна массе, умноженной на ускорение.

Сила, F, является вектором. Вектор включает в себя интенсивность (сколько работы вы делаете) и направление (то, чем именно вы занимаетесь). Другими словами, если вы хотите получить ускорение в нужном направлении, то вам нужно или прикладывать больше усилий, или изменит вектор, т.е. род своих занятий. Это в равной степени относится как к большим жизненным решениям, так и к малым.

Но размер вашей физической силы ограничен. Он может расти со временем, но это все равно конечная величина. Поэтому самое важное в вашей жизни - не только стараться и много работать, но и осознавать, что именно вы делаете и в каком направлении двигаетесь.

Третий закон Ньютона - сила действия равна силе противодействия

Когда одно тело давит на другое, то другое тело оказывает силу противодействия. Она равна силе действия (если объекты сопоставимы по весу) и имеет прямо противоположное направление силе действия.

У каждого из нас есть средняя скорость движения по жизни. Ваша жизнь в целом - это баланс продуктивных и непродуктивных дел, позитивных и негативных сил, которые на нее действуют.

Есть силы, которые помогают нам жить: фокус, позитивный настрой, мотивация. Есть силы, которые мешают нам двигаться вперед: стресс, недостаток сна, привычка браться за много задач одновременно и т.д.

Если мы хотим стать более эффективным и продуктивным, то у нас есть два варианта. Первый: мы можем либо стремиться нарастить влияние "позитивной" силы: выпить кофе, собраться, заставить себя поработать. Вот почему люди принимают наркотики, помогающие им сосредоточиться, и смотрят мотивационные ролики на YouTube. Таким образом мы прикладываем усилия, чтобы подавить непродуктивные силы, которые на нас воздействуют. Очевидно, что такая стратегия имеет определенный эффект, но лишь до тех пор, пока она не истощит наши силы.

Куда эффективнее попробовать второй вариант: снизить негативное воздействие "вредных" сил. Хорошо высыпайтесь, правильно питайтесь, отдыхайте, гуляйте с друзьями, проводите время с семьей. И тогда вы автоматически станете продуктивнее и целеустремленнее.