Trzecia zasada dynamiki Newtona
Fizyka
Zestaw wyjaśnia, na czym polega trzecia zasada dynamiki Newtona i czym są siły wzajemnego oddziaływania. Uczeń nauczy się rozpoznawać pary sił, odróżniać je od sił równoważących się oraz stosować tę zasadę w przykładach z życia codziennego.
1.Trzecia zasada dynamiki Newtona
Jeśli ciało A działa na ciało B pewną siłą, to ciało B działa na ciało A siłą o takiej samej wartości, w tym samym kierunku, ale o przeciwnym zwrocie. Siły te pojawiają się jednocześnie.
2.Wzajemność oddziaływań
Każde oddziaływanie zachodzi obustronnie. Nie ma sytuacji, w której tylko jedno ciało działa siłą, a drugie nie odpowiada żadną siłą.
3.Para sił
To dwie siły opisane przez trzecią zasadę dynamiki. Mają tę samą wartość, przeciwny zwrot i działają na dwa różne ciała.
4.Siły równoważące się
To siły działające na to samo ciało, mające tę samą wartość i przeciwne zwroty. Ich wypadkowa wynosi . Nie są parą sił z trzeciej zasady Newtona.
5.Wartość siły
To „wielkość” siły, wyrażana w niutonach . W parze sił z trzeciej zasady obie siły mają taką samą wartość.
6.Zwrot siły
Pokazuje, w którą stronę działa siła wzdłuż danego kierunku. W parze sił zwroty są przeciwne.
7.Kierunek siły
To linia działania siły, na przykład pozioma albo pionowa. W parze sił kierunek jest taki sam, ale zwroty są przeciwne.
8.Niuton
Jednostka siły w układzie SI. Siły w trzeciej zasadzie dynamiki porównujemy właśnie w niutonach.
Notatka
Na czym polega trzecia zasada dynamiki Newtona
Trzecia zasada dynamiki Newtona mówi o wzajemności oddziaływań. Gdy jedno ciało działa na drugie jakąś siłą, to drugie ciało działa na pierwsze także siłą. Obie siły mają taką samą wartość, działają w tym samym kierunku, ale mają przeciwne zwroty.
Można to ująć prosto: nie da się „pchnąć” czegoś bez odpowiedzi. Jeśli naciskasz ręką na stół, to stół naciska na twoją rękę. Jeśli kopiesz piłkę, to piłka również działa siłą na twoją nogę.
Zapamiętaj
W każdej parze sił z trzeciej zasady Newtona jedna siła działa na ciało A, a druga na ciało B.
Jak rozpoznać parę sił
Para sił opisana przez trzecią zasadę dynamiki ma kilka ważnych cech:
- siły pojawiają się jednocześnie,
- mają równe wartości,
- mają przeciwne zwroty,
- działają na dwa różne ciała,
- wynikają z jednego oddziaływania.
To ostatnie jest bardzo ważne. Gdy ściana naciska na rękę, a ręka na ścianę, to obie siły należą do jednego kontaktu między tymi ciałami.
Częsty błąd polega na tym, że uczeń widzi dwie siły o przeciwnych zwrotach i od razu uznaje je za parę. To za mało. Trzeba jeszcze sprawdzić, czy działają na różne ciała.
Ważne
Siły z pary sił nie „znoszą się”, bo nie działają na jedno ciało, tylko na dwa różne ciała.
Para sił a siły równoważące się
To dwa różne pojęcia, choć łatwo je pomylić. Siły równoważące się działają na to samo ciało i mają równe wartości oraz przeciwne zwroty. Wtedy ich siła wypadkowa wynosi .
Przykład: książka leży na stole. Działa na nią siła ciężkości skierowana w dół oraz siła nacisku stołu skierowana w górę. Te siły działają na książkę i mogą się równoważyć.
Ale para z trzeciej zasady wygląda inaczej: książka naciska na stół, a stół naciska na książkę. Tu każda siła działa na inne ciało.
Wniosek:
- siły równoważące się — jedno ciało,
- para sił wzajemnego oddziaływania — dwa ciała.
Przykłady z życia codziennego
Trzecia zasada Newtona występuje cały czas wokół nas.
Podczas chodzenia stopa odpycha podłoże do tyłu, a podłoże odpycha człowieka do przodu. Dzięki temu możemy iść.
Gdy pływak odpycha wodę rękami i nogami, woda odpycha go w przeciwną stronę. Dzięki temu płynie.
Rakieta wyrzuca gazy do tyłu, a gazy działają na rakietę siłą do przodu. To pozwala jej się poruszać.
Gdy siadasz na krześle, naciskasz na nie swoim ciężarem, a krzesło naciska na ciebie.
Przykład
Jeśli koń ciągnie wóz siłą , to wóz działa na konia siłą o przeciwnym zwrocie.
Dlaczego równe siły nie muszą dawać tego samego skutku
Uczeń często pyta: skoro siły są równe, to dlaczego jedno ciało porusza się bardziej niż drugie? Odpowiedź jest prosta: te siły działają na różne ciała. Każde ciało może mieć inną masę i inne warunki ruchu.
Na przykład człowiek odpycha ścianę i ściana odpycha człowieka tak samo mocno. Jednak ściana jest częścią budynku związaną z podłożem, więc zwykle się nie porusza, a człowiek może się odsunąć.
Podobnie magnes przyciąga spinacz i spinacz przyciąga magnes. Siły są równe, ale skutki mogą wyglądać inaczej.
Dlatego w fizyce trzeba zawsze pytać nie tylko „jak duża jest siła?”, ale też „na jakie ciało działa?”.
Jak odpowiadać na zadania i pytania
W zadaniach o trzeciej zasadzie Newtona najlepiej postępować krok po kroku.
- Najpierw znajdź dwa oddziałujące ciała.
- Potem nazwij siłę pierwszego ciała na drugie.
- Następnie wskaż siłę drugiego ciała na pierwsze.
- Sprawdź, czy siły mają równe wartości i przeciwne zwroty.
- Na końcu upewnij się, że działają na różne ciała.
W odpowiedziach warto używać pełnych zdań, na przykład: „Ręka działa na ścianę siłą nacisku, a ściana działa na rękę siłą o tej samej wartości i przeciwnym zwrocie”.
Najważniejsze pojęcia do zapamiętania to: siła, wartość, kierunek, zwrot, para sił i wzajemność oddziaływań.
Quizy w tym zestawie
16 pytań w 2 etapach — odblokujesz je po dodaniu zestawu