Trzecia zasada dynamiki

Fizyka nie jest zbyt lubianym przedmiotem w szkołach. Powodów jest kilka. Przede wszystkim należy do nauk ścisłych, trudnych do zrozumienia. Wymaga skupienia, umiejętności logicznego myślenia, spostrzegawczości itp. Nauce fizyki w szkołach nie sprzyja mała ilość godzin, przeznaczonych na naukę tego przedmiotu, ani brak możliwości samodzielnego przeprowadzania doświadczeń przez uczniów.

O czym mówi 3 zasada Newtona?

Opisuje ona zasadę akcji i reakcji, czyli co się dzieje, jeśli jedno ciało (nazwijmy je A) działa na drugie (np. B), jakąś siłą. Okazuje się, że to drugie ciało B, podziała również jakąś siłą na ciało A. Będzie ona taka sama co do wartości, ale przeciwnie skierowana. Dokładną treść trzeciej zasady dynamiki znajdziesz na stronie www.fizyka.uniedu.pl.

Jak to rozumieć?

Nie jest łatwo to wytłumaczyć. Aby lepiej zrozumieć zagadnienie, można podejść do ściany i kopnąć ją nogą. Jeśli zrobisz to lekko, poczujesz słabe uderzenie w palce, jednak jeśli uderzysz mocno, ściana „odda” Ci równie mocno i odczujesz silny ból. Po kilkukrotnym „kopaniu się” ze ścianą stwierdzisz, że z całą pewnością reakcja jest taka sama, jak akcja, zamieniasz się tylko rolami – raz kopiesz Ty, a raz – ściana. Gdyby to ująć za pomocą wzoru, jaki spotkasz w każdej książce do fizyki, wyglądałoby to tak:

F(ja) = – F(ściana), gdzie siły F(ja) i F(ściana) mają takie same wartości i ten sam kierunek, a znak minus oznacza, że zwroty tych sił są przeciwne.

Punkty przyłożenia tych sił

Jak wiesz, siła jest wektorem, czyli oprócz wartości, kierunku i zwrotu, posiada również punkt przyłożenia. Gdy rozpatrujesz siłę, z jaką kopiesz ścianę, to jej punkt przyłożenia (tej siły) leży na ścianie, w miejscu styku czubka buta ze ścianą. W przypadku reakcji (tzn. kiedy ściana kopie Ciebie), punkt przyłożenia tej siły leży na czubku buta, w miejscu, w którym ścianę kopnąłeś.

Co z tego wynika?

Wynika z tego dużo ciekawych i pożytecznych rzeczy. Na przykład to, że można wykorzystać tę własność do różnych celów praktycznych. Najpierw musisz jednak zastanowić się nad związkiem tych sił z masami i przyspieszeniami ciał, w wyniku ich wzajemnego oddziaływania. Jak wiesz, przyspieszenie ciała jest wprost proporcjonalne do siły, która na nie działa i odwrotnie proporcjonalne do jego masy. Zatem można napisać, że F=ma. Po podstawieniu do wzoru akcji i reakcji otrzymasz zatem:

m1/m2 = a2/a1, gdzie m1 oraz m2 to masy ciał, a a1 i a2, to ich przyspieszenia.

Jak łatwo zauważyć, wniosek jest jeden – przyspieszenia, jakie uzyskują dwa ciała w wyniku wzajemnego oddziaływania, są do siebie w stosunku odwrotnym, niż ich masy.

Przykład 1

Przy wbijaniu gwoździa w deskę, młotek odskakuje. Wyjaśnienie: gwóźdź oddziałuje na młotek taką samą siłą, jak młotek na gwóźdź, ale ponieważ ma dużo mniejszą od niego masę, zagłębia się w deskę, a gwóźdź tylko lekko odskakuje.

Przykład 2

Lufa karabinu po wystrzale przesuwa się gwałtownie do tyłu (osoba niedoświadczona, po pierwszym wystrzale może mieć nawet wybity bark). Wyjaśnienie: lufa zostaje odepchnięta wstecz po wystrzale z taką samą siłą, jak pocisk, który został z niej wyrzucony. Jednak masa pocisku jest dużo mniejsza od masy karabinu, dlatego poleci bardzo daleko do przodu, a karabin tylko się cofnie i zatrzyma.

Zastosowanie w praktyce

Trzecie prawo dynamiki znalazło bardzo ważne zastosowanie w pracy silników odrzutowych. Silnie sprężone gazy spalinowe wylatują z ogromną prędkością z komory spalania. Wywierają przy tym działanie o przeciwnym zwrocie na samolot, który zacznie się poruszać w drugą stronę. Aby ruch samolotu był ciągły i można było osiągnąć dostatecznie dużą prędkość, impulsy napędzające powtarza się w regularnych odstępach czasu.

Podobnie porusza się łódź napędzana siłami mięśni wioślarzy.

Gdyby nie trzecia zasada dynamiki, rakieta startująca z ziemi nigdy nie weszłaby w przestrzeń kosmiczną.

Więcej przydatnych informacji znajdziecie na stronie: Ogarnij fizykę