Глава 1. § 13. Третий закон Ньютона — с. 62
§ 13. Вопрос 1. Пользуясь рисунками 35—37, расскажите, как проводились изображённые на них опыты и какие выводы были сделаны на основании полученных результатов.
Рис. 35: к закреплённому на штативе динамометру подвесили второй такой же. Стрелки отклонились в противоположные стороны, но показания были одинаковы: динамометры действуют друг на друга равными по модулю и противоположными по направлению силами.
Рис. 36: на стержни двух динамометров надели столики с плоскими магнитами, обращёнными друг к другу одноимёнными полюсами. При сближении магнитов показания динамометров росли, но в любой момент были одинаковы: тела, взаимодействующие на расстоянии, тоже действуют друг на друга с равными по модулю противоположными силами.
Рис. 37: игрушечный трактор тянет коробку с грузом на буксире из двух сцепленных динамометров. Показания динамометров одинаковы: и при движении тела действуют друг на друга с равными по модулю силами.
Вывод: силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению.
Рис. 36: на стержни двух динамометров надели столики с плоскими магнитами, обращёнными друг к другу одноимёнными полюсами. При сближении магнитов показания динамометров росли, но в любой момент были одинаковы: тела, взаимодействующие на расстоянии, тоже действуют друг на друга с равными по модулю противоположными силами.
Рис. 37: игрушечный трактор тянет коробку с грузом на буксире из двух сцепленных динамометров. Показания динамометров одинаковы: и при движении тела действуют друг на друга с равными по модулю силами.
Вывод: силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению.
§ 13. Вопрос 2. Сформулируйте третий закон Ньютона. Как он записывается математически?
Силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению (и направлены вдоль одной прямой). Формула: F⃗₁ = −F⃗₂. Знак «минус» показывает, что векторы сил направлены в противоположные стороны.
§ 13. Вопрос 3. Что можно сказать об ускорении, которое получает Земля при взаимодействии с идущим по ней человеком?
Ответ обоснуйте.
Человек и Земля действуют друг на друга с равными по модулю силами. По второму закону Ньютона ускорения обратно пропорциональны массам: a = F/m. Масса Земли огромна по сравнению с массой человека, поэтому её ускорение ничтожно мало, практически равно нулю, и Земля не меняет своей скорости. Человек же приходит в движение относительно Земли.
§ 13. Вопрос 4. Приведите примеры, показывающие, что силы, возникающие в результате взаимодействия двух тел, одинаковы по своей природе.
Земля и Луна притягиваются друг к другу силами всемирного тяготения (обе силы гравитационные). Стальной гвоздь и магнит притягиваются магнитными силами. Два соприкасающихся тела (например, книга и стол) действуют друг на друга силами упругости: вес книги и сила упругости стола имеют одну природу.
§ 13. Вопрос 5. Почему неверно говорить о равновесии сил, возникающих при взаимодействии тел?
Силы, возникающие при взаимодействии, приложены к разным телам: одна действует на первое тело, другая — на второе. Уравновешивать (компенсировать) друг друга могут только силы, приложенные к одному и тому же телу. Поэтому силы взаимодействия, хотя и равны по модулю и противоположны по направлению, не уравновешиваются.