Головна ⇒ 📌Фізика ⇒ ОСОБЛИВОСТІ ВЗАЄМОДІЇ

ОСОБЛИВОСТІ ВЗАЄМОДІЇ

Розділ 3 ВЗАЄМОДІЯ ТІЛ. СИЛА

& 36. ОСОБЛИВОСТІ ВЗАЄМОДІЇ

Розглядаючи взаємодію тіл, ми неодноразово звертали увагу на те, що тіла, діючи одне на одне, змінюють свою швидкість та деформуються. При цьому вони можуть набувати різних швидкостей і їх деформації теж можуть бути різними. Чи означає це, що під час взаємодії значення сил, з якими кожне з тіл діє на інше, можуть розрізнятися. Щоб перевірити це, виконайте дослід. Візьміть в обидві руки по однаковому демонстраційному динамометру, зачепіть їх гачки один за одного і починайте розтягувати.

Спробуйте потягнути один із динамометрів з більшою силою. Виявиться, що покази обох динамометрів завжди однакові: стрілки динамометрів відхилятимуться на однакову кількість поділок, але у протилежних напрямках. Ще переконливішим буде результат досліду, якщо ви з товаришем станете на ролики й спробуєте кожний своїм динамометром притягти іншого до себе. Динамометри покажуть однакові значення сил, прикладених кожним із вас. Крім того, один з вас може тільки тримати свій динамометр, однак сили, з якими ви дієте один на одного, будуть рівні за числовим значенням і протилежні за напрямком (мал. 3.58).

Закон, який

описує особливість взаємодії тіл, відомий як третій основний закон механіки, або третій закон Ньютона.

Мал. 3.58

Мал. 3.59

Мал. 3.60

Сили, з якими взаємодіють два тіла, рівні за значенням, протилежні за напрямком і діють уздовж однієї прямої.

У всіх випадках взаємодії (буксир тягне баржу, один автомобіль буксирує інший (мал. 3.59), людина тягне човна чи пересуває меблі в кімнаті) тіла взаємодіють із силами, рівними за числовим значенням і протилежними за напрямком. Футболіст, б’ючи по м’ячу, боксер, наносячи удар по боксерській груші чи супротивнику (мал. 3.60), зазнають у відповідь дії такої самої сили *.

У & 35 ми з’ясували умову рівноваги тіла: якщо на тіло уздовж однієї прямої діють дві сили, рівні за значенням і протилежні за напрямком, то тіло перебуває в рівновазі, тобто поводить себе так, ніби ніякі сили на нього не діють. Чому тоді починає рухатися віз, коли його тягне кінь, автомобіль, що його тягне за собою на буксирі інший автомобіль, м’яч, по якому вдарив футболіст?

*Слід розуміти, що результат однакової дії може бути різним. Він залежить від того тіла або місця на тілі, до якого прикладено силу. Тому удар по захищеній рукавичкою руці майже нічим не загрожує обом боксерам.

Мал. 3.61

Розглядаючи взаємодію тіл, слід ураховувати дуже важливу особливість сил, які виникають під час взаємодії. Згідно з третім законом Ньютона, сила, з якою кінь діє на віз (буксир на баржу, футболіст на м’яч), дорівнює за значенням і протилежна за напрямком силі, з якою віз діє на коня (мал. 3.61) (баржа на буксир, м’яч на футболіста). Проте не можна забувати, що результат дії сили залежить і від точки її прикладання. Коли м’яч спокійно лежить на траві, на нього діє сила тяжіння і сила, яка дорівнює їй за числовим значенням, але протилежно направлена, від поверхні газону. Силу, з якою футболіст б’є по м’ячу, прикладено до м’яча, а силу, з якою м’яч діє на футболіста, прикладено до ноги футболіста. Тобто під час взаємодії сили прикладаються до різних тіл. Тому вони не компенсують одна одну. М’яч збільшує свою швидкість унаслідок дії ноги, а нога зменшує швидкість унаслідок дії на неї м’яча. Випадок з конем і буксиром дещо складніший. Кінь, щоб тягнути віз, повинен штовхати Землю, яка у свою чергу з такою ж силою штовхає коня (його ноги). Сила, з якою кінь діє на Землю і, відповідно, Земля діє на коня, може бути (якщо вантаж на возі не занадто великий) достатньою, щоб зрушити воза. Тому, хоч кінь і віз діють один на одного з однаковими за значенням і протилежними за напрямком силами, але не слід забувати про взаємодію коня й Землі. Саме сила, з якою Земля діє на коня, визначає його силу тяги.

Дією третього закону Ньютона можна пояснити, чому під час взаємодії тіла набувають різних швидкостей, і визначити ці швидкості. Під час взаємодії зміна швидкості тіл обернена до їх мас. Сили під час взаємодії однакові за значенням, отже, зміна швидкості тіла за час взаємодії буде тим більшою, чим менша його маса. Особливістю взаємодії тіл є і те, що сили, з якими тіла діють одне на одне, мають однакову природу.

ЗАПИТАННЯ ТА ЗАВДАННЯ

1. Які досліди доводять, що під час взаємодії сили, з якими тіла діють одне на одне, рівні за модулем і протилежні за напрямком?

2. Чому пожежникові важко утримувати брандспойт, з якого б’є струмінь води?

3. Хлопчик стрибає на берег з навантаженої баржі. Чому рух баржі в протилежному до стрибка напрямку непомітний?

4. Чому під час пострілу снаряд і гармата набувають різних швидкостей?

5. На мал. 3.62 наведено ілюстрацію до розповіді барона Мюнхаузена. Вихваляючись своєю силою, він розповів, як, ухопивши себе за волосся, а коня за гриву, витягнув обох з болота та переніс на тверду землю. Чи міг він це зробити, навіть якби володів тією силою, якою вихвалявся?

6. Під час перетягування каната кожна з двох груп хлопчиків тягне свій кінець із силами 500 Н. Якими будуть покази динамометра, розміщеного посередині каната.

7. Океанський лайнер при зіткненні з прогулянковим катером може потопити його, майже не зазнавши ушкоджень. Як це узгоджується із тим, що під час взаємодії тіла діють одне на одне з рівними за значенням силами?