Равные силы — разные ускорения
Два тела отталкиваются. Изменяй их массы при одной и той же силе взаимодействия.
Схему можно прокрутить вбок. Все значения повторены в расчёте ниже.
Мгновенная схема горизонтального взаимодействия. Другие горизонтальные силы отсутствуют; стрелки сил равны, ускорения вычисляются раздельно.
Взаимность: две стороны контакта
Если тело A действует на B, тело B одновременно действует на A. В классической механике силы их парного взаимодействия равны по модулю, противоположны по направлению и направлены вдоль одной прямой для рассматриваемых взаимодействий. Их природа одинакова.
Главное: силы приложены к разным телам. Они не компенсируют друг друга в уравнении движения одного тела. Например, нога толкает землю назад, а земля действует на человека вперёд; именно сила со стороны земли изменяет движение человека.
A действует на B
Сила приложена к B
B действует на A
Сила приложена к A
Силы действия и противодействия приложены к разным телам.
Почему их сумма равна нулю, но ускорение бывает ненулевым?
В уравнение для каждого отдельного тела входит только одна из этих сил. В сумме для общей системы они являются внутренними и взаимно сокращаются.
Разные массы: разные ускорения
При взаимодействии тел модуль силы одинаков, но a₁ = F/m₁ и a₂ = F/m₂. Лёгкое тело получает большее ускорение. Если массы 1 и 4 кг, а сила 8 Н, ускорения по модулю равны 8 и 2 м/с² и направлены противоположно.
Это объясняет заметное движение тележки при почти незаметном изменении скорости Земли. Различие ускорений не нарушает равенства сил. В модели можно менять массы, сохраняя одну и ту же пару взаимодействия.
| Тело | Масса | Сила | Ускорение по модулю |
|---|---|---|---|
| Первое | 1 кг | 8 Н | 8 м/с² |
| Второе | 4 кг | 8 Н | 2 м/с² |
Равенство сил не означает равенства ускорений.
Кто сильнее притягивает: Земля Луну или Луна Землю?
Модули сил одинаковы. Ускорения различаются из-за разницы масс.
Лодка у берега
Весло действует на воду, а вода — на весло. Эти силы относятся к разным телам и не отменяют ускорение лодки.
Dominic Nelson · CC BY-SA 4.0 · Источник. Без изменений.
Изображение временно недоступно. Ссылка на источник находится выше.
Маятник Ньютона
При контакте шаров парные силы равны по модулю. Движение всей цепочки дополнительно связано с передачей импульса и энергии.
Sheila Sund from Salem, United States · CC BY 2.0 · Источник. Без изменений.
Изображение временно недоступно. Ссылка на источник находится выше.
Пары: не путать с равновесием
На книге действуют сила тяжести и реакция стола. Они могут компенсироваться, но не являются парой третьего закона: обе приложены к книге и имеют разную природу. Парой реакции стола является сила давления книги на стол.
Парой силы притяжения книги Землёй является сила притяжения Земли книгой. Чтобы найти пару, поменяй местами действующее и испытывающее действие тела, сохрани вид взаимодействия.
Назови силу
Кто действует на кого?
Поменяй тела
Кто отвечает кому?
Проверь природу
То же взаимодействие
Компенсирующиеся силы на одном теле не являются парой третьего закона.
Давление книги на стол входит в уравнение для книги?
Нет. Оно приложено к столу. В уравнение книги входит противоположная реакция стола.
Галилей: равноправие инерциальных систем
Механические явления при одинаковых условиях происходят одинаково во всех инерциальных системах. В закрытом вагоне, движущемся равномерно и прямолинейно, механическим опытом нельзя обнаружить его постоянную скорость относительно платформы.
Координаты и скорости наблюдатели получают разные, но законы механики сохраняют вид. При постоянной скорости переноса u ускорения одинаковы. Условие равномерности существенно: разгон и поворот можно обнаружить внутренними опытами.
Постоянный перенос системы
Меняются координаты и скорости
Ускорение сохраняется
u не меняется во времени
Законы механики
Одинаковы при одинаковых условиях
Принцип Галилея относится к инерциальным системам и механическим опытам.
Почему торможение вагона можно почувствовать?
При торможении система вагона уже не инерциальна. Условие принципа равномерного прямолинейного переноса нарушено.
Шесть выводов
Тест · 10 вопросовОдин правильный ответ в каждом вопросе
Сначала изучи модель и конспект. За каждый верный ответ — 0,5 балла, максимум — 5. После проверки откроются пояснения.
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Физика, 9 класс», § 18. Тема и содержание сверены с файлом «9 класс. Физика — § 18. Принцип относительности Галилея.pdf». Объяснения, расчётные примеры и модели подготовлены для этого конспекта. Дополнительные зависимости в моделях отмечены отдельно.
Изображения загружаются непосредственно из интернета. Авторство и лицензии указаны под каждой иллюстрацией. Размеры и цвета учебных схем условны; ограничения каждой модели указаны рядом.