Miksi pöydällä oleva kirja ei ole esimerkki Newtonin ' kolmannesta laista?

Ja: Jos sinulla on kirja pöydällä, kirja kohdistuu voimaan taulukko (paino painovoiman takia),

Siellä olet mennyt pieleen. Kirjan pöydälle kohdistama voima ei painovoima, se on normaali voima.

ja taulukko reagoi samalla ja vastakkaisella voimalla.

Se on myös normaali voima. Joten kirja kohdistaa (normaalin) voiman pöydälle ja pöytä kohdistaa (normaalin) voiman kirjaan.

Mutta pöydälle vaikuttava voima johtuu painovoimasta (onko tämä sama kuin painovoima?),

Ei, se ei ole, ja itse asiassa tämä voima (normaali voima) johtuu vain epäsuorasti painovoimasta. Ainoa merkityksellinen painovoima on maapallon kirjaan kohdistama voima. Ja kirjassa on myös painovoima takaisin maapallolle, mutta koska maa on niin raskas, tällä voimalla ei ole havaittavaa vaikutusta. (Maan päällä on myös painovoima pöydälle ja pöydälle maapallolla, mutta niillä ei ole väliä niin paljon tässä erityisessä tilanteessa.)

Tämä on yleinen väärinkäsitys myös opiskelijoilleni, ja ainoa tapa ymmärtää se on vedettävä kaikki molempiin kohteisiin vaikuttavat voimat (yhteensä viisi voimaa )!

Selvyyden lisäämiseksi merkitsen voiman, jolla taulukko vaikuttaa kirjaan, nimellä $ F_ {12} $ eikä $ F_ \ text {N} $! Oletetaan myös, että $ z $ -akseli on pystysuorassa, joten positiiviset voimat työntyvät ylöspäin ja negatiiviset voimat alaspäin .

Kirjaan vaikuttaa kaksi voimaa, sen painovoima $ -F_ \ text {g, book} $ (alaspäin) ja pöydän voima kirjassa $ F_ {12} $ (ylöspäin). Kirjan ensimmäisen Newton-lain mukaan ne ovat yhtä suuret

$$ F_ {12} – F_ \ text {g, book} = 0 . $$

Th. mukaan e kolmannen Newtonin lain kirjan on toimittava pöydällä voimalla $ -F_ {12} $ (alaspäin). Joten pöydälle vaikuttaa kolme voimaa: sen painovoima $ -F_ \ text {g, table} $, voima kirja $ -F_ {12} $ (molemmat alaspäin) ja maan voima $ F_ \ text {N} $ (ylöspäin)!

Kirjoitetaan nyt ensimmäinen Newtonin laki taulukko

$$ F_ \ text {N} – F_ {12} – F_ \ text {g, table} = 0. $$

Tästä syystä

$$ F_ \ text {N} = F_ {12} + F_ \ text {g, taulukko} = F_ \ text {g, kirja} + F_ \ text {g, taulukko} $$

Maavoiman on tuettava sekä kirjaa että pöytää! Eikö se ole niin ilmeistä?

Päätelmä: Joten kolmas Newtonin laki on täysin voimassa myös tässä tapauksessa!

Jos vielä et ymmärrä, kirjoita paperikirjaan, pöytään ja kaikkiin viiteen voimaan (kaksi vaikuttavat kirjaan ja kolme toimivat pöydällä).

Kommentit

• Miksi ’ t $ F_g $ ja $ F_N $ ovat yhtä voimakkaita, kun painovoima viehättää kirjaa paina alas pöytää.
• $ -F_ \ text {g, book} $ on kirjan painovoima (alaspäin) ja $ F_ \ text {N} $ on taulukon (ylöspäin) voima Ensimmäisen Newtonin ’ lain mukaan ne ovat suuruudeltaan yhtä suuria ja suunnassaan vastakkaisia. Nämä ovat kaksi erillistä voimaa.
• @Jonathan. Muokkasin vastaus erottaa voiman $ F_ {12} $ välillä kirjan ja pöydän välillä ja maadoittavan voiman välillä.

Yksi tapa tehdä se ilmeiseksi on ajatella, kuinka alamomentti on virtausta ng. Kirja on laskemassa maapallon vauhtia (painovoiman vaikutuksen ollessa etäisyydellä), ja tämä alasmomentti virtaa sitten alaspäin pöydälle ja pöydän yli jalkoihin, sitten pöydän jalkojen läpi takaisin alas maahan, muodostaen suljetun piirin alaspäin, kuten suljettu sähköpiiri.

Joka kerta, kun liikemäärä lähtee esineestä A ja menee toiseen esineeseen B, sanomme, että voima toimii A: sta B: hen ja samanaikaisesti, että reaktiovoima toimii B: stä A: han (koska B: n saavuttama liikemäärä on A: n menettämä momentti). Tämä on Newtonin kolmas laki.

Tässä piirissä alaspäin menee vauhti.

Earth $ \ rightarrow $ book $ \ rightarrow $ table $ \ rightarrow $ Earth

Joten maasta kirjaan on toiminta- / reaktiopari (maapallo vetää kirjaa ja siirtää sitä alaspäin, ja kirja vetää maata, siirtäen yhtä paljon negatiivista alasmomenttia — tai nouseva vauhti — maapallolle). Kirjalta pöydälle on toimintareaktiopari (kirja siirtää alaspäin suuntautuvaa vauhtia pöydälle normaalin kosketusvoiman kautta ja taulukko siirtää negatiivista alaspäin -momentum kirjaan samalla kosketusnormaalilla voimalla), sitten taulukossa on toiminta- / reaktiopari maapallon kanssa (taulukko lähettää alaspäin suuntautuvan vauhdin maahan ja maa lähettää negatiivisen alaspäin suuntautuvan vauhdin taulukkoon)

Kukin näistä virroista kuvaa kuinka konservoitunut määrä, nimittäin alaspäin suuntautuva vauhti kulkee paikasta toiseen. Tämä on helpoin selvittää latausvirroilla, koska ause toisin kuin lataus, impulssi on vektori.

Newtonin kolmas laki koskee objektipareja, jotka ovat vuorovaikutuksessa. Yhdelle esineelle vaikuttava voima on sama ja vastakkainen voimaan, joka toimii toiseen esineeseen . Joten et voi koskaan saada kolmatta lakiparia toimimaan samaan esineeseen.

Reaktiovoiman ja painovoiman tasa-arvo ei ole mitään tekemistä kolmannen lain kanssa, ja se on seurausta kirjan ensimmäisiin voimiin sovelletusta ensimmäisestä laista.

Tarkastellaan joitain kolmansia lainpareja tässä skenaariossa:

1. Kirjan paino ja maan paino. Yup, kirja vetää maata, mutta koska $ F = ma $ ja maa on enemmän kuin hieman raskaampaa, se ei johda paljon liikkumiseen maan päällä ”, kun kirja julkaistaan!
2. Pöydän normaali voima kirjaan ja kirjan pöydällä. Kirjan pöydälle kohdistama voima on normaali voima, ei painovoima. (Kirjan paino ei toimi pöydällä, se vaikuttaa kirjaan.) Se ”ovat yhtä suuria kuin kirjan paino, jälleen ensimmäisen lain takia. Kirja ja pöytä painavat toisiaan. On luultavasti parempi ajatella, että normaali voima syntyy taulukossa ja kirjassa olevien molekyylien välisten sähkömagneettisten voimien avulla. Saat normaalin parin, kuten tämä ihminen nojautuu seinälle.
3. Pöydän ja maan väliset normaalivoimat
4. Pöydän ja maan väliset painovoimat
5. (Kirjan ja pöydän väliset painovoimat ovat merkityksettömiä.)

Voima 1 = Voima 2 suuruudeltaan lailla 1, ei lailla 3. (Sama voimille 3 ja 4.)

Kommentit

• Voimmeko kirja-pöydän normaalivoimalla ajatella, että sekä kirja että pöytä vaikuttavat normaalilla / kosketusvoimalla vai onko vain yksi niistä? Kaikissa kirjoissa sanotaan, että taulukko vaikuttaa normaalilla voimalla. Miksi kirja ei ’ t käytä kontaktivoimaa taulukossa, joten taulukko ” tuntuu ” kirjan voima ja reaktiovoiman voima, jonka kirja käyttää pöydällä?
• @ AntoniosSarikas Lue vastaus.” Yhdelle esineelle vaikuttava voima on yhtä suuri ja päinvastainen kuin toiseen esineeseen vaikuttava voima. ” Avainsanat: ” MUUT KOHTEET ”.
• @AntoniosSarikas Lue vastaus. Kirja kohdistaa normaalin voiman pöydälle ja pöytä normaalin voiman takaisin kirjaan. Normaali on tukivoima.

Monissa kysymyksissä puhutaan ”normaalista voimasta”, mutta minusta tuntuu, että olet edelleen hämmentynyt siitä, mikä se on.

Harkitse ensin kirjaa – Onko se lepää pöydällä vai ei, sillä on paino. Tässä paino eroaa massasta. Paino on massa $ m $ kertaa kiihtyvyys, joka johtuu maapallon painovoimasta $ g $ tai tutummin $$ F = mg $$

Sama koskee pöytä. Nyt tämä on tärkeä osa – paino ei ”t painovoima. Ajattelemasi painovoima ilmaistaan muodossa $$ F_g = \ frac {Gm_1 m_2} {r ^ 2} $$ ja se on voima, joka johtuu kahden kehon välisestä vetovoimasta.

Taulukon ja kirjan tapauksessa painovoima on ehdottomasti merkityksetön, koska ne ovat molemmat niin pieniä. Kirjan aiheuttamia kokemuksia kutsutaan nimellä normaali voima .

Sitten taulukko käyttää tasainen ja vastakkainen voima. Tämä näkyy myös selvästi, koska jos taulukossa ei ole yhtä suurta ja vastakkaista voimaa, kirja kiihtyy alaspäin. Mutta koko järjestelmä on levossa, joten kirjapöytäjärjestelmän kokonaisvoiman on oltava nolla.

EDIT: @AndrewC on maininnut alla olevissa kommenteissa, miksi aikaisempi päättelyni oli väärä. Pohjimmiltaan normaali voima johtuu vain epäsuorasti painovoimasta. Khan-akatemialla on loistava kuvaus näistä käsitteistä.

Kommentit

• Nonono , ” jos taulukko ei ’ t käyttänyt yhtä suurta ja vastakkaista voimaa ” on Newton ’ s ensimmäinen laki. Jos tämä ’ s mitä Newton ’ kolmas laki sanoi ( jokaisella toiminnolla on sama ja vastakkainen reaktio) , se ei tarkoita, ettei mitään olisi koskaan liikutettu! Perävaununi kohdistaa tasaisen ja vastakkaisen jännitysvoiman autooni, vaikka ’ kiihtyn.
• Haluatko selittää mielenkiintoisen lausuntosi painovoimasta on painovoima?
• Newtonin ’ ensimmäinen laki sanoo, että kaikki, mitä ’ liikkuu, liikkuu jatkuvasti ja kaikki että ’ levossa pysyvät levossa, ellei sinulla ole ulkoista voimaa. Tässä tapauksessa ulkoinen voima on painovoima, joka yrittää vetää kirjaa alas. Tämä voima peruutetaan hienosti voimalla, jonka taulukko kohdistuu kirjaan.
• Totean, että viimeinen kappaleesi kuulostaa siltä, että se ’ puhuu Newtonista ’ kolmas laki käyttämällä ilmausta yhtäsuuri ja vastakkainen , mutta ’ käytät itse asiassa Newtonia ’ ensimmäinen laki. Se ’ on täsmälleen sekaannus, jota oppikirja yritti välttää, ja kysymys yrittää valita, joten se ’ ei ole hyödyllinen tässä yhteydessä .
• Luulin, että teet mielenkiintoisen pisteen erottaaksesi painovoiman painovoimasta (ehkä $ g = 9,81 m / s ^ 2 $ ja $ Gm_E / r_E ^ 2 $ välillä olevasta ristiriitaisuudesta käytännössä) mutta itse asiassa luulen, että teit vain virheen. Paino on painovoimasta johtuva voima siinä mielessä, että ’ käytät sitä vastauksessasi, joten eron kutsuminen tärkeäksi on harhaanjohtava tässä yhteydessä.

Sinun on selvitettävä nämä ideat.

1 Ilmaiset runkokaaviot: Kirjataulukko Kirja ja maa Taulukko ja maa

2 lajittele voimaparit ”voimantyypin” mukaan:

Vuorovaikutus on kosketusta ( sähkövoimien takia) Painovoima on voimaa, joka johtuu jokaisesta kappaleesta.

Joten kirjapöydällä on voimapareja vuorovaikutusvoimien vuoksi, tasapainossa ja vastakkain, kutsu niitä normaaliksi kirjan vuoksi, normaaliksi pöydän vuoksi. Molemmat samanlaisia. Lajiteltu.

Kirja-maapallolla on voimapari johtuen toistensa vaikutuksesta. Sekä samanlaiset voimat, yhtäläiset ja vastakkaiset, että eri kappaleissa

Pöytä-maapallolla on kosketus, joka on sähköistä vuorovaikutusta elektronisella varaustasolla. Yhtä suuri, vastakkainen mutta samanlainen voima.

Lopuksi jokaisella massalla on painovoima ja massa käyttää voimaa toiseen massaan – HUOMAUTUS: ”muulle massalle !!!!” Jälleen samanlainen voima.

N3: n ehdot: Yhtä suuruus Vastakkainen suunta Samantyyppinen voima