بحث عن قانون نيوتن الثالث

ما هو قانون نيوتن الثالث؟

يصف قانون نيوتن الثالث ما يحدُث للجسم عندما تؤثِّر عليه قوة خارجيَّة، ويَكون هذا الجسم في الأساس إمَّا جسمًا ساكنًا، أو جسمًا مُتحرِّكًا في سُرعة خطيَّة مُنتظَمة، وينُص قانون نيوتن الثالث على أنّ: "لكل فعل رد فعل مساوٍ له في المقدار ومُعاكس له في الاتجاه".^[١]

معادلة قانون نيوتن الثالث

يُعبر عن قانون نيوتن الثالث رياضيًا بالصيغة الآتية:^[٢]

القوة المؤثرة من الجسم الأول على الثاني= - القوة المؤثرة من الجسم الثاني على الأول

وبالرموز العربية:

ق21 = ــ ق12

وبالرموز الإنجليزية:

(F_AB = – F_BA)

إذ إن:

• ق21 أو F_AB: القوة التي تنتج من الجسم الأول وتؤثّر على الجسم الثاني.
• ق12 أو F_BA: القوة التي تنتج من الجسم الثاني وتؤثّر على الجسم الأول.
• علامة السالب: تعني أن اتجاه كلا القوّتين متعاكس.

تطبيقات على قانون نيوتن الثالث

هناك العديد من التطبيقات على قانون نيوتن الثالث، ويُمكن تلخيص أهم هذه التطبيقات فيما يلي:^[٣]

• السباحة في الماء: حيث يقوم الشخص الذي يسبَح بدفع المياه للخلف، وكَرَد فِعل تَدفعه المياه للأمام.
• تسارع عجلات السيارة على الشارع: تقوم العجلات بالدفع للخلف على الأرض مما يولِّد رَد فِعل للأرض فتقوم بدفع العجلات للأمام.
• طَيَران المَروحيَّات: حيث تقوم المَروحيَّة أو طائرة الهليكوبتر بدفع الهواء للأسفل، وكَرَد فعل يقوم الهواء بِدفعِها للأعلى.
• الصواريخ المُنطَلِقة إلى الفضاء: عندما يتم تشغيل المحرِّك، ينطلق الصاروخ للأعلى نتيجة لرد الفعل على النار المُشتعلة في المحرك،^[١] إذ إنه عندما قام علماء الصواريخ بتصميم هذه الصواريخ، كان تفكيرهم الأساسي مَبني على كيفية التغلُّب على القوى التي تقوم بمنع الصاروخ المُزَّود بوقود عالي الكفاءة من الحركة، وقد كانت هذه القوى التي تؤثر على حركة الصاروخ هي قوة الجاذبية الأرضية، وقوة السحب الديناميكي، ووزن الصاروخ والحُمولة، حيث يتناقص الوزن كلما استهلك الصاروخ من الوقود الموجود بخزَّانه، ومن الجّدير بالذكر أن قوة السَّحب تزداد مع زيادة سرعة الصاروخ، ثم تَنخَفِض بعدها عندما تُصبِح سَماكة الغلاف الجويِّ أقل.^[٤]

مسائل تدريبية على قانون نيوتن الثالث

وفيما يأتي بعض الأمثلة على قانون نيوتن الثالث:

• مثال1: أي العبارات التالية تتفق مع قوتي الفعل ورد الفعل المشار إليها في قانون نيوتن الثالث في الحركة؟

1. الفعل ورد الفعل يؤثران في الجسم نفسه.
2. الفعل ورد الفعل متساويان في المقدار ولهما نفس الاتجاه.
3. الفعل ورد الفعل يؤثران في جسمين مختلفين ولهما نفس المقدار ومتعاكسين في الاتجاه.
4. الفعل ورد الفعل يؤثران في الجسم نفسه ولهما نفس المقدار ونفس الاتجاه.

الحل: 3. الفعل ورد الفعل يؤثران في جسمين مختلفين ولهما نفس المقدار ومتعاكسين في الاتجاه.

• مثال2: يتحرك قارب في الماء عن طريق دفع الماء إلى الخلف بواسطة المجذاف بقوة مقدارها (1000 نيوتن)، فإذا كانت كتلة القارب (100 كغ)، احسب تسارع القارب.

الحل:

• القوة (ق)= 1000 نيوتن.
• الكتلة (ك) =100 كغ.
• القوة التي تسبب تسارع القارب= 1000 نيوتن في الاتجاه المعاكس وفقًا لقانون نيوتن الثالث.
• باستخدام قانون نيوتن الثاني يمكن حساب التسارع؛ ت= ق/ ك =1000/ 100 = 10م/ ث2

• مثال3: بما أنّ القوتين في قانون نيوتن الثالث للحركة متساويتان في المقدار، ومتعاكستان في الاتجاه، أي القوة الأولى موجبة، والثانية سالبة، فلماذا لا تُلغي إحداهما الأخرى؟

الحل: بالرغم من أن قوّتي الفعل ورد الفعل متساويتان في المقدار ومتعاكستان في الاتجاه، إلا أن كلاً منهما تؤثر في جسم مختلف، لذلك لا يمكن أن تلغي إحداهما الأخرى.

ينص قانون نيوتن الثالث على أن لكل فعل رد فعل مساوٍ له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه، ويوجد عدة تطبيقات عليه مثل: تسارع عجلات السيارة على سطح الشارع؛ والسباحة في الماء؛ وطَيَران المَروحيَّات والصواريخ المُنطَلِقة إلى الفضاء؛ والصيغة الرياضية لقانون نيوتن الثالث هي (ق21 = - ق12).

المراجع

1. ^ ^{أ ب} Jim Lucas (25-9-2017), "Equal & Opposite Reactions: Newton's Third Law of Motion "، www.livescience.com, Retrieved 23-4-2019. Edited.
2. ↑ "A Deductive Proof of Newton's Third Law", lockhaven University, Retrieved 7-9-2021. Edited.
3. ↑ "What is Newton's third law?", www.khanacademy.org, Retrieved 23-4-2019. Edited.
4. ↑ Chris Deziel (24-4-2017), "Using Newton's Third Law to Explain How a Rocket Accelerates"، sciencing.com, Retrieved 23-4-2019. Edited.