Drittes Newtonsches Gesetz: Erklärung, Anwendungen, Experimente und Übungen
Newtons drittes Gesetz, auch Aktions- und Reaktionsgesetz genannt, besagt, dass, wenn ein Objekt eine Kraft auf ein anderes ausübt, das letztere auch eine Kraft von gleicher Größe und Richtung und entgegengesetzter Richtung auf das erstere ausübt.
Isaac Newton machte seine drei Gesetze 1686 in seinem Buch Philosophiae Naturalis Principia Mathematica oder Mathematical Principles of Natural Philosophy bekannt.
Die nächste Bewegung ist also die Trennung der beiden Skater in entgegengesetzte Richtungen. Grundsätzlich ruhten die Skater mitten auf der Strecke. Jeder übt eine Kraft auf den anderen aus, die eine Beschleunigung liefert, während die Hände in Kontakt sind und den Stoß dauern.
Danach bewegen sich die Skater mit einer gleichmäßigen geradlinigen Bewegung voneinander weg, da die unausgeglichenen Kräfte nicht mehr wirken. Die Geschwindigkeit der einzelnen Skater ist unterschiedlich, wenn auch ihre Massen unterschiedlich sind.
Entschlossene Übung
Um Probleme zu lösen, bei denen Newtons Gesetze angewendet werden müssen, ist es notwendig, die auf das Objekt einwirkenden Kräfte sorgfältig zu zeichnen. Diese Zeichnung wird "Freikörperbild" oder "Einzelkörperbild" genannt. Dieses Diagramm sollte nicht die Kräfte zeigen, die der Körper auf andere Objekte ausübt.
Wenn mehr als ein Objekt an dem Problem beteiligt ist, muss für jedes Objekt ein Freikörperdiagramm erstellt werden, wobei zu berücksichtigen ist, dass die Aktions-Reaktions-Paare auf verschiedene Körper einwirken.
1- Die Skater des vorhergehenden Abschnitts haben jeweilige Massen m 1 = 50 kg und m 2 = 80 kg. Sie drücken sich mit einer konstanten Kraft von 200 N. Der Schub dauert 0, 40 Sekunden. Finden Sie:
a) Die Beschleunigung, die jeder Skater durch den Schub erhält.
b) Die Geschwindigkeit von jedem, wenn sie sich trennen
Lösung
a) Nehmen Sie als horizontale positive Richtung diejenige, die von links nach rechts verläuft. Anwenden des zweiten Newtonschen Gesetzes mit den Werten der folgenden Aussage:
Für den zweiten Skater:
b) Um die Geschwindigkeit zu berechnen, die sie benötigen, um die kinematischen Gleichungen der gleichmäßig beschleunigten geradlinigen Bewegung zu trennen, werden verwendet:
Die Anfangsgeschwindigkeit ist 0, da sie sich in der Mitte der Strecke befanden:
v f = at
v f1 = a 1 t = -4 m / s2. 0, 40 s = -1, 6 m / s
vf2 = a2t = +2, 5 m / s2. 0, 40 s = +1 m / s
Ergebnisse
Wie erwartet, erhält die Person 1, die leichter sein soll, eine größere Beschleunigung und daher eine größere Geschwindigkeit. Beobachten Sie nun Folgendes über das Produkt des Teigs bei der Geschwindigkeit jedes Skaters:
m 1 v 1 = 50 kg. (-1, 6 m / s) = - 80 kg / s
m 2 v 2 = 80 kg. 1 m / s = +80 kg.m / s
Die Summe beider Produkte ist 0. Das Produkt aus Masse und Geschwindigkeit wird Bewegungsgröße P genannt. Es ist ein Vektor mit der gleichen Richtung und dem gleichen Geschwindigkeitssinn. Wenn die Skater in Ruhe waren und ihre Hände in Kontakt waren, konnte angenommen werden, dass sie dasselbe Objekt bildeten, dessen Bewegungsumfang war:
P 0 = (m 1 + m 2 ) v 0 = 0
Nachdem der Stoß abgeschlossen ist, ist der Bewegungsbetrag des Skatersystems immer noch 0. Daher bleibt der Bewegungsbetrag erhalten.
Beispiele für Newtons drittes Gesetz im Alltag
Gehen
Das Gehen ist eine der alltäglichsten Tätigkeiten, die ausgeführt werden können. Bei sorgfältiger Beobachtung muss der Fuß beim Gehen gegen den Boden gedrückt werden, damit eine gleiche und entgegengesetzte Kraft auf den Fuß des Fußgängers ausgeübt wird.
Genau diese Kraft ermöglicht es den Menschen, zu gehen. Während des Fluges üben die Vögel Kraft auf die Luft aus und die Luft drückt auf die Flügel, so dass der Vogel nach vorne gedrückt wird.
Bewegung eines Autos
In einem Auto üben die Räder Kräfte auf die Fahrbahn aus. Dank der Reaktion des Pflasters übt dies auf die Reifenkräfte aus, die das Auto vorwärts treiben.
Sport
In der Sportpraxis sind die Aktions- und Reaktionskräfte zahlreich und wirken sehr aktiv mit.
Lassen Sie uns zum Beispiel den Athleten mit seinem Fuß auf einem Starterblock sehen. Der Block liefert eine normale Kraft als Reaktion auf den Stoß, den der Athlet auf ihn ausübt. Die Resultierende dieser Norm und das Gewicht des Läufers führen zu einer horizontalen Kraft, die es dem Athleten ermöglicht, sich nach vorne zu bewegen.
Feuerwehrschläuche
Ein weiteres Beispiel, in dem das dritte Gesetz von Newton vorliegt, sind die Feuerwehrmänner, die Feuerwehrschläuche halten. Das Ende dieser großen Schläuche hat einen Griff an der Düse, den der Feuerwehrmann halten sollte, wenn der Wasserstrahl austritt, um den Rückstoß zu vermeiden, der auftritt, wenn das Wasser mit voller Geschwindigkeit austritt.
Aus dem gleichen Grund ist es zweckmäßig, die Boote vor dem Verlassen des Docks an das Dock zu binden, da das Boot beim Fahren zum Dock eine Kraft erhält, die es vom Dock wegbewegt.
