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牛顿第三运动定律,作用力与反作用力

作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2018-03-29

 牛顿第三运动定律
在经典力学里,牛顿第三定律(Newton's third law)表明,当两个物体互相作用时,彼此施加于对方的力,其大小相等、方向相反。

作用力与反作用的图解

牛顿第三定律

两个物体之间的作用力和反作用力,总是大小相等,方向相反。力不能离开物体单独存在。这便是著名的牛顿第三定律。

注意

(1)作用力和反作用力没有主次、先后之分。同时产生、同时消失。

(2)这一对力是作用在不同物体上,不可能抵消。

(3)作用力和反作用力必须是同一性质的力。

(4)牛顿第三定律的成立与参照系无关,在非惯性系中牛顿第三定律依然成立。

(5)注意区别作用力与反作用力、平衡力。

实例

为什么向后喷气能将火箭推向前去? 为什么炮弹向前运动时,炮身会向后运动?这都是作用力与反作用力原理。当物体甲给物体乙一个作用力的时候,物体乙必然同时回敬给物体甲一个反作用力;作用力与反作用力大小相等,方向相反,而且作用在同一直线上。这是自然界万物都有的通性。我们走路的时候,脚将地往后蹬(作用力),地就把脚往前推(反作用力),使我们的身体前进。划船的时候,桨将水往后推(作用力),水将桨往前反推(反作用力),从而使船能前进。同样,往后喷射出去的燃气反推着火箭前进。炮在发射时对炮弹施加作用力,炮弹向前运动的同时,反作用力将使炮身向后运动……

人类很早就发现了作用力与反作用力的关系。比如,我国先秦时代的墨子学派就说过"船夫用竹篙钩岸上的木桩,木桩能反过来拽着船靠岸"后来,伟大的科学家牛顿把作用力与反作用力的原理概括成为牛顿第三运动定律。

相关知识

作用力与反作用力称为一对相互作用力。

相互作用力与平衡力的比较:

相同点:大小相等、方向相反、在一条直线上。

不同点:相互作用力作用在不同物体上,不能求合力;一对平衡力作用在同一物体上,合力为0。

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《"作用力"与"反作用力"的本质区别》

----梁思武

大家经常在使用"反作用力"这个概念,但是,对于究竟应该把什么样的力叫做"反作用力"却不甚了解。我们查阅了许多物理教材和词典,都没找到关于"反作用力"的确切定义,而只是依照牛顿第三定律来进行描述:"两个物体之间的作用力和反作用力总是同时存在,大小相等,方向相反,我们把其中的任意一个力叫做作用力,那么另一个力就叫做反作用力"。

根据这个定义,就可以导出"我打你=你打我"的荒唐结果。原因就在于这个定义犯了一个严重的逻辑错误,在定义概念的过程中包含了被定义的概念。它不仅没有反映出"反作用力"的本质属性,而且还把"反作用力"和"反向作用力"这两个概念混为一谈,使"反作用力"的研究工作失去了意义。所以长期以来,反作用力的有关性质都末能得到大家的充分认识和利用。

那么,究竟应该把哪些力叫做"反作用力"呢?两个物体之间的相互作用可以分为下面两类情况,先让我们来分析一些具体实例,就可以看出其中的奥妙。

第一类是甲物体主动作用于乙物体,乙物体随之被动地作用甲物体。例如人推车,马拉车,篮球打击地面,一个运动的铁球碰撞另一个不动的铁球等等。在这类情况中把甲物体对乙物体的力叫做"作用力",把乙物体对甲物体的叫做"反作用力"是比较合理的。

第二类是甲乙两个物体都主动地作用于对方,两个物体之间同时存在主动作用和被动作用。例如两个人搬手劲,两条牛顶角,两个运动的车对撞,两个运动的铁球对撞等等。在这类情况中如果也把甲物体对乙物体的力叫做"作用力",把乙物体对甲物体的力叫做"反作用力"就不太合理了。因为,甲乙两个物体之间既有主动作用于对方的力存在,也有被动作用于对方的力存在,所以,我们认为甲乙两个物体除了受到对方的"反作用力"外,同时还受到了对方的"反向作用力"。

甲乙两个物体之间的这两类不同的作用所受到的力大小显然不同,作用的效果也显然不同。但是,现行的物理学教材把它们混为一谈不加区别,明显是违反科学规律的做法。

通过上述实例可以看出,作用力和反作用力的本质属性完全不同。作用力总是主动地作用于物体,具有明显的攻击性;而反作用力却总是被动地作用于物体,具有明显的防御性;作用力可以不依赖反作用力的存在而存在,但是反作用力则必须依赖作用力的存在而存在。反向作用力则与作用力的性质相似,都会主动地攻击对方,只不过方向相反罢了。

有人就作用力与反作用力的关系作了一个形象的比喻,说它们是物体和镜像的关系:"作用力"好比是一个物体,而"反作用力"则是这个物体在镜子里面的像。我们则认为这两者关系用光线来作一个比喻更为贴切:"作用力"好比是射入的光线,而"反作用力"则是反射出来的光线。因为反射光线必须依赖入射光线的存在而存在,反射光线的强弱不仅与入射光线有关,而且还与反射光线的物体有关。反射光线的这些性质与反作用力的性质都特别相似。

根据逻辑学中定义概念的一般方法和规则,我们认为应该明确地把"反作用力"定义为:物体在受到外力作用时,被动地反抗施力物体而产生的一种应力和阻力叫做反作用力。例如物体抗拉的张力、抗压的应力、摩擦阻力、惯性阻力、弹性阻力等等都是构成反作用力的因素。还应该明确地把"作用力"定义为:物体主动施加在另一个物体上的力叫做作用力。例如推力、拉力、压力、吸引力、排斥力等等都是构成作用力的因素。根据这两个定义就可以明确地界定"作用力"和"反作用力"的内涵和外延,从此以后,大家就再也不会把"作用力"和"反作用力"这两个概念混为一谈了。

作用力与反作用力之间虽然有着本质性的差别,但是,它们在一定的条件下却可以相互转化。例如我们在拉弓射箭时,手的拉力是作用力,弓的弹力是反作用力。当我们把手松开后,弓的弹力就变成了作用力,而箭的惯性阻力又成了反作用力。

在机械设计中,一些专门提高和增大反作用力的实例:

作用力与反作用力的例子 

Tags:牛顿第三运动定律,作用力,反作用力  
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