به این دلیل که وقتی به دیواری مشت می‌زنید، تکانه دست متحرک شما در بازه زمانی بسیار کمی به صفر می‌رسد (از آنجایی که سرعت صفر می‌شود). نیرو برابر است با نرخ تغییر تکانه. بنابراین، میزان نیرویی که دست شما به دیوار وارد می کند، و از این رو واکنش طبیعی دیوار روی مشت شما زیاد خواهد بود.
نکته کلیدی که تاثیرات را بسیار پیچیده می کند این است که ما باید به حرکت توجه کنیم. هنگامی که دیوار آجری یا دیوار خشک را مشت می کنید، دست شما حرکت بسیار زیادی دارد. وقتی دیوار آجری را مشت می کنید، این حرکت باید متوقف شود. تنها راه برای انجام این کار از طریق نیروی واکنشی دیوار است که دست شما را به عقب می راند. هرچه حرکت دست شما بیشتر باشد، با نیروی ارتجاعی بیشتری برخورد می کنید. در مثال آجری شما، آن نیروی واکنشی 50 پوند است و نیروی متناظر دست شما روی دیوار نیز 50 پوند است.بدون شک قانون سوم نیوتن در این مورد صادق است. منبع سردرگمی این واقعیت است که شما از فاصله زمانی برخورد و همچنین تغییر تکانه بدنه برخورد نادیده می‌گیرید. همانطور که خواهیم دید، فرض اینکه نیروی یکسانی را در هر دو مورد اعمال کرده اید، درست نیست، فقط به این دلیل که با شرایط اولیه یکسان، یعنی سرعت یکسان شروع کرده اید.
بهترین راه برای نزدیک شدن به این مشکل با در نظر گرفتن اصل حرکت است. با قانون دوم نیوتن ما تغییر تکانه بدن را پس از برخورد بدست می آوریم.
$\Delta p=\int_{t_1}^{t_2} F\mathrm dt,$
که در آن F نیرویی است که دیوار به بدن وارد می کند و $\Delta t=t_2-t_1$ فاصله زمانی برخورد است.
حالا فرض می کنیم با سرعت معینی روی دیوار می دوید. از آنجایی که فاصله زمانی برخورد بسیار کوتاه است، می توانیم تقریبی کنیم
$\Delta p= F_{\textrm{av}}\Delta t,$
که در آن $F_{\textrm{av}}$ مقدار متوسط نیرو در هنگام برخورد است. از این رو
|$|F_{\textrm{av}}|=\frac{|\Delta p|}{\Delta t},$
جایی که ما مقدار مطلق را فقط برای سادگی در نظر گرفتیم. آنچه مهم است این است که هر چه سرعت تغییر بیشتر باشد، نیرو بیشتر می شود. هر چه زمان برخورد کوتاهتر باشد، نیرو بیشتر است.
هنگام برخورد با دیوار نشکن، حداقل بلافاصله پس از برخورد در حالت استراحت می‌مانید، بنابراین تغییر تکانه $\Delta p=0-mv_i$است که در آن vi سرعت (اولیه) درست قبل از برخورد با دیوار است. میانگین نیرویی که دیوار به شما وارد می کند این است
$|F_{\textrm{av}}|=\frac{mv_i}{\Delta t}.$.
اگر به جای آن به دیوار شکستنی بدوید، تکانه شما $\Delta p=mv_f-mv_i$ تغییر می‌کند، جایی که $v_f>0$ سرعت (نهایی) درست پس از برخورد است، زیرا شما همچنان درست پس از شکستن دیوار به جلو می‌روید. فاصله زمانی برخورد $\Delta t'$ است که بزرگتر از Δt است، زیرا شما ناگهان متوقف نشدید. سپس میانگین نیروی$F_{\textrm{av}}'$ که دیوار شکسته بر بدن وارد می کند، است
$|F_{\textrm{av}}'|=\frac{m|v_i-v_f|}{\Delta t'}<\frac{mv_i}{\Delta t}=|F_{\textrm{av}}|.$
بنابراین حتی با برخورد یکسان به دیوارها، نیروهایی که دیوار به شما وارد می کند متفاوت است. در مورد دوم کمتر است. توجه داشته باشید که این همان چیزی است که بگویید میانگین نیرویی که به دیوار شکستنی وارد می‌کنید کمتر از نیرویی است که به دیوار نشکن وارد می‌کنید.
همچنین جالب است بدانیم که این سوال نمونه ای از سودمندی بسیار بیشتر مفهوم تکانه خطی نسبت به قانون سوم نیوتن را ارائه می دهد. دومی در اولی گنجانده شده است، اما به راحتی می تواند منجر به تصورات نادرستی مانند آنچه در این سؤال یا این سؤال نشان داده شده است، شود.من فکر می کنم که این قانون سوم تماماً در مورد بقای انرژی است. وقتی شخصی به دیواری مشت می زند و دیوار می شکند. مقداری از انرژی به دیوار منتقل می شود و دیوار به دلیل عدم استحکام به نیروی پانچ می شکند. مقداری از انرژی به گرما و انرژی درونی تبدیل می‌شود که آثار آن چندان برای فرد آشکار نیست و مقداری از انرژی به بدن فرد برمی‌گردد و به انرژی درونی او تبدیل می‌شود که در دست احساس می‌کند. تصور کنید که فرد هنگام مشت زدن به دیوار دستش بشکند. این به این دلیل است که استخوان های او قدرتی برای دفع انرژی که به بدنش باز می گردد را ندارند. همه چیز انرژی است.قانون سوم نیوتن برخلاف آنچه ممکن است شنیده باشید همیشه صحیح نیست. در زمینه مکانیک نیوتنی درست است، زیرا فرض می‌کنیم که ذرات نقطه‌ای فقط با جرمشان توصیف می‌شوند و تقارن و پایستگی تکانه سیستم دلالت بر این دارد که قانون سوم باید در مورد سیستم بسته اعمال شود. جهان به این صورت تعریف شده است. این در مورد اجسام ماکروسکوپی به طور کلی صدق نمی کند، زیرا آنها خود را تغییر شکل می دهند، همانطور که شما توضیح دادید. انرژی تلف می شود، بنابراین سیستم بسته نیست. همچنین در مورد الکترومغناطیس کاربرد ندارد، زیرا میدان بخشی از تکانه سیستم را حمل می کند.
با توجه به قانون سوم نیوتن، چرا اشیا قادر به حرکت هستند؟با توجه به قانون سوم نیوتن، اصلاً چرا حرکت وجود دارد؟ آیا همه نیروها نباید حتی خودشان را کنار بگذارند، بنابراین هیچ چیز حرکت نمی کند؟
وقتی میز را با استفاده از انگشتم فشار می‌دهم، میز همان نیرویی را که انگشت من روی میز انجام می‌دهد فقط با جهت مخالف به انگشت من وارد می‌کند، هیچ اتفاقی نمی‌افتد جز اینکه نیروی مخالف را احساس می‌کنم.
اما چرا می‌توانم با اعمال نیرو (F=ma) در یک طرف، جعبه‌ای را بر روی میز فشار دهم، بدیهی است که نیرویی را که جعبه روی انگشتم وارد می‌کند خارج کنم و در عین حال اصطکاک جعبه روی میز را خارج کنم؟
من بدیهی است که جرم و شتاب بیشتری مانند جعبه کبریت روی میز دارم و بنابراین می توانم آن را حرکت دهم، اما آیا قانون سوم نباید حتی از این اتفاق جلوگیری کند؟ آیا جعبه کبریت نباید فقط نیروی گفته شده را در خود جای دهد و همان نیرو را در جهت مخالف به من وارد کند؟در حالی که قانون سوم را در نظر می گیریم، نیروها بر روی اجسام مختلف عمل می کنند، نه بر روی اجسام مشابه. بنابراین جسمی که مورد اصابت قرار می گیرد فقط تحت تأثیر نیروی خارجی اعمال می شود. نیرویی که جسم اصابت دوباره به جسم اصابت می کند، بر جسم ضربه وارد می کند، بنابراین هیچ نقطه ای برای لغو نیروها وجود ندارد زیرا آنها بر اجسام مختلف وارد می شوند.یک تصور اشتباه رایج در مورد قانون سوم نیوتن به دلیل کلمات "برابر و مخالف" وجود دارد و بسیاری از ما فکر می کنیم که نیروی خالص صفر است. اما این نیروها بر روی دو جسم متفاوت عمل می کنند و از این رو اجسام شتاب می گیرند. اگر میزی در فضایی با جاذبه صفر داشته باشید و اگر آن را با انگشتان خود فشار دهید، میز در جهت نیرو حرکت می کند و شما در جهت مخالف حرکت می کنید. اگر میز و خودتان را یک سیستم در نظر بگیرید، نیروی خالص وارد بر آن سیستم صفر است.با توجه به قانون سوم نیوتن، چرا اصلا حرکت وجود دارد؟ آیا همه نیروها نباید حتی خودشان را کنار بگذارند، بنابراین هیچ چیز حرکت نمی کند؟
قانون سوم نیوتن اصلاً ربطی به توقف حرکت ندارد. یک جفت فضانورد را در فضا در نظر بگیرید که یکدیگر را با نیروهای $\vec F_{1,2}=-\vec F_{2,1}$ در زمان t0 هل می دهند:
بعداً آنها به جهت مخالف یکدیگر رانده می شوند. بنابراین شرایطی وجود دارد که در واقع قانون سوم نیوتن به حرکت کمک می کند، در حالی که سایر شرایط برابر هستند.
وقتی میز را با استفاده از انگشتم فشار می‌دهم، میز همان نیرویی را که انگشت من روی میز انجام می‌دهد فقط با جهت مخالف به انگشت من وارد می‌کند، هیچ اتفاقی نمی‌افتد جز اینکه نیروی مخالف را احساس می‌کنم.
این اتفاق می افتد. تغییرات صرفاً ناشی از تعامل نیروهای ون دروالس به قدری کوچک است که شما نمی توانید آن را متوجه شوید. اما وزن فنجانی را در تعامل با یک خط کش پلاستیکی در نظر بگیرید که مدول حجمی بسیار کمتری نسبت به سطح میز شما دارد:
همانطور که می بینید خط کش خم شده است، حتی وزن فنجان و نیروهای عادی خط کش در حالت تعادل هستند. به طور مشابه، اگر میز را خیلی محکم فشار دهید - ممکن است انگشت خود را بشکنید. با نیروی عادی جدول تغییر شکل می دهد. در واقع اگر از نزدیک به انگشت خود نگاه کنید، خواهید دید که انگشت در تماس با پوست و سایر بافت های نرم کمی تغییر شکل داده است.
اما چرا می‌توانم با اعمال نیرو (F=ma) در یک طرف، جعبه‌ای را بر روی میز فشار دهم، بدیهی است که نیرویی را که جعبه روی انگشتم وارد می‌کند خارج کنم و در عین حال اصطکاک جعبه روی میز را خارج کنم؟
جعبه تحت تأثیر نیروی هل دادن انگشت شما و نیروی اصطکاک ساکن است که در جهت مخالف عمل می کند. بنابراین طبق تعریف نیروی اصطکاک و نیروی هل دادن انگشت در جفت نیروی قانون سوم نیوتن نیستند، زیرا آنها همان جسم - جعبه را هدف قرار می دهند. جفت نیرو در قانون سوم نیوتن روی اجسام متفاوتی عمل می کند، که در اینجا صدق نمی کند، بنابراین مثال شما بی ربط است.از نظر قدر مساوی و در جهت مخالف هستند
روی اشیاء مختلف عمل کنید
از یک نوع هستند، یعنی هر دو تماس، هر دو گرانشی و غیره.
به عنوان مثال $R_{\rm be}$واکنش روی جعبه به دلیل زمین است و جفت قانون سوم نیوتن آن $R_{\rm eb}$ واکنش روی زمین به دلیل جعبه است، $W_{\rm be}$ جاذبه گرانشی روی جعبه به دلیل زمین و وب جاذبه گرانشی روی جعبه است. زمین به دلیل جعبه
نیروهای F نیروهای اصطکاک بین جعبه و زمین، نیروهای X نیروهای تماس بین جعبه و دست و نیروهای Y نیروهایی هستند که در نتیجه عمل روی دست و فرد و زمین وارد می‌شوند. ماهیچه های بازو
اگر سیستم به عنوان جعبه، دست و شخص و زمین فرض شود، نیروی خارجی خالص وارد بر آن سیستم صفر است و مرکز جرم سیستم تحت شتاب قرار نمی گیرد.
با نگاهی به عمودی، جهت y، نیروهای وارد بر سیستم جعبه به تنهایی و اعمال قانون دوم نیوتن،$R_{\rm be} - W_{\rm be} = 0$ به دست می آید و معادله معادل نیروهای عمودی وارد بر سیستم فرد و زمین $R_{\rm eb} - W_{\rm eb} = 0$ است، بنابراین جعبه و زمین در جهت عمودی، y شتاب نمی گیرد.
حال نیروهای وارد بر جعبه را در جهت x در نظر بگیرید و قانون دوم نیوتن را $F_{\rm be} - X_{\rm bh} = m_{\rm b}a_{\rm b}$ اعمال کنید که $m_{\rm b}$ جرم جعبه و $a_{\rm b}$ شتاب آن است.
حال اگر سمت چپ این معادله صفر باشد، جعبه می تواند در حالت سکون یا با سرعت ثابت حرکت کند.
اگر سمت چپ معادله صفر نباشد، جعبه شتاب می گیرد و اگر نیروی وارد شده به جعبه به وسیله عقربه بزرگتر از نیروی اصطکاک وارد بر جعبه ناشی از زمین باشد، جعبه به سمت چپ شتاب می گیرد. .
بنابراین حتی اگر همه این جفت‌های قانون سوم نیوتن را دارید که ظاهراً یکدیگر را خنثی می‌کنند، به این دلیل نیست که روی اجسام مختلف عمل می‌کنند.
برای سیستم عقربه معادله حرکت $X_{\rm hb} - Y_{\rm he}=0$ است که به این معنی است که بزرگی نیروی وارد بر جعبه ناشی از عقربه Xbh برابر است با بزرگی نیروی وارد بر شخص و زمین ناشی از $Y_{\rm eh}$
و البته حتی اگر به دلیل عظیم بودن زمین متوجه این اثر خواهید شد، شخص و منظومه زمین با جرم من دچار شتاب ae در جهتی مخالف با جعبه معادله $Y_{\rm eh} - F_{\rm eb} = m_{\rm e}a_{\rm e}$ خواهند شد.
توجه داشته باشید که بزرگی نیروی سیستم شخص و زمین دقیقاً برابر با بزرگی نیروی وارد بر سیستم جعبه است.نیروها تنها زمانی می توانند خود را خنثی کنند که روی یک شیء عمل کنند. تمام جفت‌های کنش-واکنش مشخص‌شده توسط قانون سوم نیوتن به صورت متقابل عمل می‌کنند، به این معنی که اگر یکی از نیروها از جسم A به جسم B وارد شود، نیروی واکنش از جسم B به جسم A وارد می‌شود، که از آنجایی که آنها بر روی اجسام مختلف تأثیر می‌گذارند نمی‌توانند لغو شوند.این یک شک واقعاً معتبر است و بسیاری از ما در حالی که سعی می کنیم قانون سوم نیوتن را درک کنیم، این را در ذهن خود داریم. اکنون بله، $\vec{F_1}=-\vec{F_2}$ معتبر است و نیروها در اینجا یک جفت واکنش کنشی هستند که در جهت مخالف با همان اندازه عمل می کنند.
پس چرا یک جسم در حالت تعادل باقی نمی ماند؟
این نیروها (جفت واکنش کنشی) بر روی اجسام مختلف و نه روی یک جسم عمل می کنند. جسمی در حالت تعادل گفته می شود که دو نیرویی که بر یک جسم وارد می شوند یکدیگر را خنثی کنند اما در اینجا اینطور نیست. بنابراین وقتی قانون سوم نیوتن را نشان می دهیم می نویسیم
$\vec{F_{12}}=-\vec{F_{21}}$
یعنی نیروی وارد بر جسم 1 ناشی از جسم 2 برابر است با منفی نیروی وارد بر جسم 2 ناشی از جسم 1hope I helped you understand the question. Roham Hesami, sixth
semester of aerospace engineering
رهام حسامی ترم ششم مهندسی هوافضا
ا
