Третій закон Ньютона: тіла взаємодіють одне з одним із силами, однаковими за модулем і протилежними за напрямом та напрямленими вздовж однієї прямої

Кожна із сил взаємодії прикладена до того тіла, на яке вона діє, тобто ці сили прикладені до різних тіл.

Наведемо приклади, що ілюструють третій закон Ньютона. Візьмемо в руки два однакові динамометри, зчепимо їх гачками і будемо тягти в різні боки. Обидва динамометри покажуть однакові за модулем сили натягу. Поставимо на горизонтальну поверхню два однакові візки і за допомогою двох однакових динамометрів прикріпимо їх до вертикальних стояків. На один візок покладемо кусок металу, а на другий - магніт. Обидва візки рушать назустріч один одному й обидва динамометри покажуть однакові сили взаємодії, тобто. Тобто, з якою силою магніт притягує кусок металу, з такою ж силою і метал притягає до себе магніт.

 

 

Основні закони механіки - перший і другий закони Ньютона - дають змогу розв'язувати будь-які механічні задачі. Але другий закон Ньютона можна застосовувати тільки для тіла з постійною масою, якщо його швидкість набагато менша від швидкості світла, а значення маси m значно перевищує значення мас елементарних частинок.

Якщо на тіло діє постійна сила, то постійним буде і прискорення/

Імпульс тіла – це векторна величина, що дорівнює добутку маси тіла на його швидкість.

ІІ закон Ньютона в імпульсній формі: зміна вектора імпульсу тіла під дією постійної сили дорівнює імпульсу сили:

- зміна імпульсу тіла

F∆t – імпульс сили дорівнює добутку сили на час її дії

[р] = кг·м

[F∆t] = Н·с

Для визначення імпульсу системи тіл або точок потрібно знайти векторну суму імпульсів окремих частин системи:

Імпульс має властивість зберігатися. В чому воно заключається?

Розглянемо це на прикладі зіткнення двох пружних тіл (рис.2.3.2).

Нехай два тіла масами m1 і m2, рухаються назустріч одне одному зі швидкостями і .

Після зіткнення, перше тіло набуде швидкості , а друге - . У момент удару на першу кулю діє сила

на другу:

За третім законом Ньютона ці сили рівні за величиною і протилежні за напрямом.

де в лівій частині рівності стоїть сума імпульсів до взаємодії, а в правій - сума імпульсів після взаємодії тіл.

Із отриманого виразу можна зробити висновок: сума імпульсів тіл, які утворюють замкнену систему, залишається незмінною за будь-яких взаємодій тіл цієї системи між собою.

Це твердження називають законом збереження імпульсу.

Прикладом практичного застосування закону збереження імпульсу є реактивний рух, який виникає в результаті викиду частини маси тіла з деякою швидкістю, в результаті чого частина, що залишилась, отримує швидкість в протилежному напрямі (рис.2.3.3-2.3.5).

Розглянемо реактивний рух на прикладі ракети. Ракета складається з оболонки 1, відсіків з окислювачем 2 і паливом 4, що перетворюється в газ в камері згорання (рис.2.3.6, 2.3.7) та вилітає із сопла 3.

На старті ракети сума імпульсів оболонки і газу дорівнюють нулю. За законом збереження імпульсу ця сума має дорівнювати нулю і після взаємодії:

Спроектувавши це рівняння на вісь Oх:

можна знайти швидкість оболонки:

Як бачимо, швидкість збільшується зі збільшенням швидкості вильоту газу із сопла, а також зі збільшенням відношення маси газу до маси оболонки.

Реактивний рух також здійснюють восьминоги, кальмари та деякі інші жителі Землі.

На відміну від інших транспортних засобів пристрій з реактивним двигуном може рухатися в безповітряному просторі. Здійснення реактивного руху не потребує взаємодії тіла з навколишнім середовищем.

Першим проектом пілотованої ракети був проект ракети з пороховим двигуном українця М. Кибальчича. Російський учений К. Е. Ціолковський (1857 - 1935) (онук національного героя Северина Наливайка) став основоположником теорії космічних польотів. Він установив загальні основи теорії реактивного руху, розробив основні принципи і схеми реактивних літальних апаратів, довів необхідність використання багатоступінчастої ракети для міжпланетних польотів. Ідеї Ціолковського успішно реалізовані в СРСР та Україні для будівництва штучних супутників Землі і космічних кораблів.

Основоположник практичної космонавтики - український учений академік С.П. Корольов (1906 - 1966). Під його керівництвом був створений і запущений перший у світі штучний супутник Землі (4 жовтня 1957р.), відбувся перший в історії людства політ людини в космос. Першим космонавтом Землі 11 квітня 1961 р. став росіянин Ю.О.Гагарін (1934 - 1968), і ця подія стала початком космічної ери.

Багато працював над проблемами польотів у космос видатний український учений Ю. Кондратюк. Він розробив низку схем космічних подорожей, які, зокрема, використовували американські вчені для польотів своїх астронавтів на Місяць у 1969 р. У цілому із 25 найвидатніших учених у галузі космонавтики 23 мають українське походження.