اعتمادا على القانون الثالث لنيوتن توجد القوى دائما في أزواج، توجد القوى دائمًا في أزواج من خلال الالحقيقة، نظرًا لوجود العديد من الأسئلة في الفيزياء التي تتطلب التركيز والدقة عند تحديد الإجابة الخاصة عليها. والظواهر الفيزيائية التي من خلالها تم بناء نظريات وقوانين أخرى في الفيزياء والرياضيات، كما تبنى العالم نيوتن في قانونه الثالث أن القوى موجودة في أزواج، ولكن أي أزواج ؟، وإليك إجابة بالطريقة التالية
- الإجابة الصحيحة هي أزواج متساوية ومتقابلة من القوى.
- أي أن قانون نيوتن الثالث يعتمد على حقيقة أن القوى تتواجد دائمًا في أزواج من القوى المتساوية والمتقابلة.
تسحب الأرض الجسم في اتجاهه. يسحب الجسم الأرض في اتجاه واحد. حدد أي من قوانين نيوتن يفسره هذا؟
في الفقرة السابقة، تعلمنا إجابة سؤال بناءً على قانون نيوتن الثالث، فالقوى موجودة دائمًا في أزواج، وفي هذه الفقرة سنتعرف على القانون الصحيح الذي ينطبق على عبارة الأرض تسحب الجسم في اتجاهها. ، يسحب الجسم الأرض في اتجاه واحد، حيث وضع العالم نيوتن ثلاثة قوانين فيزيائية ساهمت في تأسيس علم الكينماتيكا، حيث تم شرح العديد من الظواهر الفيزيائية في الكون، فما هو القانون الذي يفسر البيان أعلاه؟ وهنا الجواب كالتالي
- قانون نيوتن الثالث للقوانين هو التفسير الصحيح والإجابة على سؤال الفيزياء. تسحب الأرض الجسم في اتجاهه. يسحب الجسم الأرض في اتجاه واحد. حدد أيًا من قوانين نيوتن يفسر هذا.
- يمكن تفسير ذلك من خلال النظر إلى شخص يمشي على سطح الأرض، حيث نجدها تؤثر بشدة على سطح الأرض.
- بما أن الأرض تؤثر بقوة، فإن القوتين متساويتان في الحجم.
ينص قانون نيوتن الثالث على أن لكل قوة فعل.
نظرًا لأننا أجبنا على سؤال الفيزياء بناءً على قانون نيوتن الثالث، فإن القوى دائمًا تكون في أزواج. في الفقرات السابقة سنتعلم من خلال تلك الفقرة نص قانون نيوتن، حيث أن قانون نيوتن الثالث يعتبر من أهم القوانين التي أضافها إلى العلوم الفيزيائية، لأنه من خلال هذا القانون يمكن تحديد حجم الجسد. رد فعل عندما يتعرض لكمية معينة من القوى المؤثرة عليه. يُعرف قانون نيوتن الثالث بالمصطلح الفيزيائي والرياضي، قانون الفعل ورد الفعل، والذي ينص على ما يلي
- ينص قانون نيوتن الثالث على أنه لكل فعل رد فعل متساوٍ ومعاكس.
- يمكن القول أنه إذا مارس جسم قوة مقدارها (s12) على الجسم الآخر، فسيؤثر عليه بقوة رد فعل مقدارها (s21)، وهي نفس مقدار القوة السابقة، ولكن في الاتجاه المعاكس لها.
- أي أن الجسد يبقى ما لم تعمل عليه قوة خارجية لتغيير حالته من السكون إلى الحركة.
الصيغة الرياضية لقانون نيوتن الثالث
أطلق العالم إسحاق نيوتن على إحدى القوتين اسم الفعل، وأطلق على القوة الثانية اسم التفاعل، أي في حالة تأثر الجسم بفعل أو قوة A على جسم آخر، فإنه سيؤثر مع رد فعل وقوة مساوية لها في الحجم وتختلف معها في الاتجاه، حيث وضع نيوتن الصيغة الرياضية لقانونه الثالث الذي ساعد في بناء علم الفيزياء، وهنا التمثيل الصحيح لقانون نيوتن الثالث
- F12 = – F21
- S12 هي القوة التي يبذلها الجسم الأول على الجسم الثاني.
- بينما S21 هو رد فعل الجسم الثاني على الجسم الأول نتيجة لتأثير القوة.
- تمثل الإشارة السالبة الاتجاه المعاكس لقوة رد فعل الجسم الثاني.
- القوتان s12 و s21 عبارة عن كميات متجهة متساوية في الحجم ومعاكسة في الاتجاه.
أمثلة على قانون نيوتن الثالث قانون
أوضحنا من خلال الفقرات السابقة استنادًا إلى قانون نيوتن الثالث، أن القوى توجد دائمًا في أزواج متساوية من القوى، لأن قانون نيوتن الثالث يعبر عما يحدث للجسم إذا أثرت كمية معينة من القوة الخارجية عليه أثناء وجود الجسم في أكثر من حالة واحدة.، حيث يشتمل القانون على حالات الجسم المختلفة فهو الراحة، أو الحركة بسرعة ثابتة، ويمكن تطبيق قانون نيوتن الثالث على المثال أدناه
مثال
كتلتان مختلفتان من الكتلة، الكتلة الأولى 4 كيلوجرام والكتلة الثانية 7 كيلوجرام، معلقة عند طرفي حبل معلق من بكرة ملساء، أوجد قيمة التسارع في المجموعة.
الحل
ارسم الكتلتين والبكرة الملساء في الأعلى، مع ملاحظة أن الكتلة الثانية أكبر من الأولى، لذلك يتم سحبها لأسفل والكتلة الأولى لأعلى.
- نشير إلى كتلة الجسم الأول بالرمز A، كتلة الجسم الثاني التي نشير إليها بالرمز B
- القوة = الكتلة الكلية للمجموعة x تسارع
- القوة = وزن الجسم أ – وزن الجسم ب
- الكتلة الكلية للمجموعة = كتلة الجسم أ + كتلة الجسم ب
- من خلال الاستبدال المباشر لكل من الكتلة الكلية والقوة في القانون الأول، يتبع ذلك ما يلي
- وزن الجسم أ – وزن الجسم ب = (كتلة الجسم أ + كتلة الجسم ب) × التسارع.
- 70-40 = (7 + 4) x تسارع
- قيمة عجلة المجموعة = 2.7 م / ث².
تطبيقات قانون نيوتن الثالث
هناك العديد من التطبيقات العملية التي قدمها العالم نيوتن لتفسير قانونه الثالث، والذي يتعامل مع ما يحدث للجسم أثناء تأثير قوة خارجية عليه، حيث كانت تطبيقات القانون بأشكال مختلفة، يمكن لهذه التطبيقات يتم شرحها على النحو التالي
إطلاق صاروخ
- إذا أطلقت دولة ما صاروخًا على دولة أخرى، فإنها تحتاج إلى سرعة كبيرة لإطلاقه في الموقع المحدد.
- بعد الدفع، ينتج قوة رد فعل معاكسة لقوة رد فعل الأرض على الجاذبية.
- قوة رد الفعل هي الوقود الذي تم حرقه في مؤخرة الصاروخ.
- يدفعها للأمام وهي متساوية في الحجم والاتجاه المعاكس.
- من خلال مقدار قوة رد الفعل الناتجة بعد الإقلاع المباشر للصاروخ، فإنه قادر على الوصول إلى أعلى وضرب الهدف الصحيح.
حركة الطيور
- عبّر العالم نيوتن عن القانون الثالث من خلال حركة الطيور.
- تطير الطيور في السماء الزرقاء بقوة تأثير S1 وينطلق الهواء الجوي خلف الطائر وأسفله.
- ينتج عن هذه القوة رد فعل للقوة s2 التي تكون في الاتجاه المعاكس لحركة الطائر، أي لأعلى ولأسفل.
طائرات
- من أهم التطبيقات التي تمثل القانون الثالث لعالم نيوتن.
- تدفع المروحيات الهواء الجوي عندما تبدأ في التحليق لأسفل ببعض القوة.
- ينتج عن هذه القوة رد فعل معاكس لها في الاتجاه التصاعدي.
- لذلك، يمكن للطائرات أن تطير بسهولة.
سباحة
- تعتبر السباحة من أهم الرياضات التي يمارسها الكثير من الناس.
- من خلال مراقبة حركة الفرد أثناء السباحة، نجده يسبح إلى الأمام ويدفع الماء للخلف.
- عندما يقوم شخص بدفع الماء للخلف، يتم إنتاج قوة فعل بواسطة قوة رد فعل تجعله يتحرك للأمام.