Третий закон Ньютона

Теперь мы готовы к изучению третьего закона Ньютона. Вы наверняка слышали о нем. Но в этом видео, я хочу убедиться, что мы действительно понимаем, что имеет в виду Ньютон, когда говорит (это перевод его формулировки с латинского языка)^ что для каждого действия всегда есть – и просто чтобы уточнить – Ньютон был англичанином, но писал на латыни, потому что в то время научные труды писали на латыни, так как латынь считалась языком образованных людей. Но тем не менее. Для каждого действия всегда есть равное и противоположное действие, или – силы воздействия двух тел друг на друга, всегда равны и противоположно направлены. Итак, что имеет в виду Ньютон? Нельзя просто оказывать воздействие на некий предмет без того, чтобы он оказывал также и противоположное на действующий на него объект воздействие. Давайте допустим, что у нас есть – и мы сейчас поговорим о примерах. Давайте допустим, что здесь есть некоторый блок, и я передвигаю его – нажимаю на него и стараюсь протолкнуть его вперёд. Это моя рука. И я пытаюсь надавить на блок и воздействовать результирующей силой в этом направлении, чтобы блок передвинулся вправо. Предположим, этот блок находится на льду, так что он может двигаться. Итак, у меня есть – это не выглядит как лёд – придам ему более «ледяной» цвет. Итак, блок находится на льду. И третий закон Ньютона говорит, что я могу надавить на этот блок, и разумеется, воздействовать на него так, что эта результирующая сила ускорит блок при условии, что я преодолею трение, и если блок на льду, то я могу это сделать. Но блок окажет равное и противоположное воздействие на меня. И прямое подтверждение этому – нечто, даже если не очень интуитивно понятное, когда говорят о равной и противоположно направленной силе – так вот, прямое подтверждение того, что возникнет равное противодействие – это то, что моя рука почувствует давление. Я мог бы действительно чувствовать это. Попробуйте приложить руку к вашему столу и надавить на него или на любой другой предмет поблизости, и вы, конечно, будете оказывать воздействие на стол или другой предмет. Итак, скажем, что у меня есть стол вот тут. И если я попробую его толкнуть –вот здесь моя рука толкает стол. Если я толкну стол (и я на самом деле делаю это прямо сейчас, записывая видео), вы видите, что я оказываю воздействие на стол, и если оно будет достаточным, стол может сдвинуться или немного наклониться. (И я действительно проделываю это прямо сейчас.) Но в то же время вы увидите, что ваша рука сжимается, давление идёт на вашу ладонь. И это происходит потому, что стол оказывает равное противодействие. Иначе вы бы ничего не почувствовали, не почувствовали бы давления, ваша рука не была бы сжата ничем. Другой пример – допустим, вы гуляете по пляжу, и вот тут есть песок. Если бы вы ступили на песок – вот это ваш ботинок, я очень постараюсь нарисовать, если бы вы ступили на песок, вы бы, конечно, воздействовали на песок с некоторой силой. Сила, которую вы оказываете на песок – это ваш вес, притяжение между вами и Землёй. Вы воздействуете на песок именно так. Песок также— вот другое подтверждение этому – будет смещаться, и вы оставите след. Песок будет смещаться, так как на него сильно давят. Так что вы, конечно же, действуете на песок. Но песок также оказывает на вас равное противодействие. Что же является доказательством? Представьте себе второй закон Ньютона – если на вас действует сила гравитации, вы должны были бы ускоряться в направлении вниз, если бы не другая сила, уравновешивающая силу гравитации. И это сила, которую пляж, точнее, песок, оказывает в направлении вверх. И когда силы уравновешиваются, получается нулевая результирующая сила. И именно поэтому вы остаётесь здесь, не ускоряетесь в направлении центра Земли. Возможно, другой самый известный пример третьего закона Ньютона – то, как работают ракеты. Когда вы в ракете пытаетесь выйти за пределы атмосферы или находитесь в космосе, нет ничего, от чего можно было бы оттолкнуться или что можно было бы толкнуть, чтобы совершить ускорение. В топливном баке есть топливо, с помощью которого вы двигаетесь, когда правильно протекают химические реакции сгорания топлива, ракета выталкивает газы наружу с огромной скоростью позади себя. И воздействие оказывается на все эти частицы. Получается достаточно силы, даже если на каждую из них приходится очень и очень мало массы, они все равно двигаются с огромной скоростью. Так вот, они очень сильно ускоряются. И тогда возникает равная и противоположно направленная сила, действующая на ракету, сгорание топлива и выталкивание газа наружу. Вот что позволяет ракете ускоряться даже тогда, когда поблизости нет ничего, от чего можно было бы оттолкнуться. Просто наружу вылетает много частиц, точнее, сильно ускоряется множество частиц. На все эти частицы действует сила, и, в свою очередь, равная противоположная сила ускоряет ракету вперёд. И ещё один пример третьего закона – если вы окажетесь в космосе. И это довольно полезный пример, так как он позволит вам не остаться навсегда дрейфовать в открытом космосе. А мы не хотим остаться дрейфовать Вот этот астронавт, если он потеряет связь с этой «рукой» и будет удаляться от него – что может сделать этот астронавт, чтобы изменить направление своего движения, начать двигаться обратно к шаттлу? Вы оглядываетесь вокруг, нет ничего, чтобы оттолкнуться. Нет подходящей стенки. Предположим, что у него нет ракет, устройств и так далее. Что ему делать? Что можно сделать, например, – вдруг вы когда-либо будете дрейфовать в космосе, – вы должны найти на себе самую тяжёлую, или, точнее, самую массивную вещь – мы объясним различие между массой и весом в следующем видео — вы должны найти самую массивную вещь, которую можно снять и бросить. И вы должны её кинуть в противоположном направлении. Давайте я покажу это вот так. Если я бросаю – скажем, я в космосе и я дрейфую, – я придам этому предмету вид перчатки – скажем, перчатки астронавта. Вот. Это рука астронавта, вот тут. Скажем, он нашёл какую-либо часть оборудования, или она нашла на себе деталь, которую можно бросить. Может быть, набор инструментов. Или любой самый массивный объект, чтобы его бросить. И что произойдёт? Для некоторого периода времени, пока этот объект отбрасывается, астронавт будет оказывать силу в некий период времени, пока сохраняется контакт. И всё время этот объект, пока он ускоряется, пока астронавт воздействует на него силой – этот объект будет оказывать равное противодействие на руку астронавта, или на самого астронавта. Итак, объект будет ускоряться в этом направлении, и пока астронавт его отталкивает, ситуация сохранится. Итак, что вам нужно бросить объект в противоположном направлении, это позволит астронавту получить ускорение в направлении к шаттлу и, надеюсь, зацепиться за что-либо.