ΤΡΙΤΟΣ ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ ΝΕΥΤΩΝΑ

ΤΡΙΤΟΣ ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ ΝΕΥΤΩΝΑ  

ΤΡΙΤΟΣ ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ ΝΕΥΤΩΝΑ  

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Η έννοια της δύναμης χρησιμοποιείται για να περιγράφει την αλληλεπίδραση μεταξύ δύο σωμάτων.Για παράδειγμα σπρώχνουμε ένα κιβώτιο και αυτό επιταχύνεται όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.Παρατηρούμε ότι το κιβώτιο ασκεί σ' εμάς δύναμη.

Σπρώχνουμε ένα κιβώτιο και αυτό επιταχύνεται  

 Τραβάμε με το χέρι μας το ένα άκρο ελατηρίου του οποίου το άλλο είναι στερεωμένο και αυτό παραμορφώνεται.Σ' αυτά τα δύο παραδείγματα ένα σώμα αλληλεπιδρά με ένα άλλο.

Τραβάμε με το χέρι μας το ένα άκρο ελατηρίου του οποίου το άλλο είναι στερεωμένο και αυτό παραμορφώνεται

 Σ' έναν αγώνα κωπηλασίας παρατηρούμε ότι οι κωπηλάτες ασκούν με τα κουπιά δύναμη στο νερό και να το σπρώχουν προς τα πίσω.Πρέπει να μελετήσουμε την δύναμη που σπρώχνει τη βάρκα προς τα μπροστά.Ο Ισαάκ Νεύτων πίστευε ότι στη φύση υπάρχει συμμετρία και ότι όλες οι δυνάμεις πρέπει να θεωρούνται ως δυνάμεις αλληλεπίδρασης μεταξύ δυο σωμάτων.

 Σ' έναν αγώνα κωπηλασίας παρατηρούμε ότι οι κωπηλάτες ασκούν με τα κουπιά δύναμη στο νερό και να το σπρώχουν προς τα πίσω 

 Στην περίπτωση του αγώνα κωπηλασίας οι  αγώνα κωπηλασίας  αλληλεπιδρούν με το νερό.Στον αγώνα κωπηλασίας οι κωπηλάτες ασκούν με τα κουπιά δύναμη στο νερό με φορά προς τα πίσω και το νερό ασκεί δύναμη στα κουπιά προς τα εμπρός.

Όταν παίζουμε ποδόσφαιρο με το πόδι μας κλοτσάμε την μπάλα και στο πόδι μας αισθανόμαστε τη δύναμη που ασκεί η μπάλα σε αυτό

 Όταν παίζουμε ποδόσφαιρο με το πόδι μας κλοτσάμε την μπάλα και στο πόδι μας αισθανόμαστε τη δύναμη που ασκεί η μπάλα σε αυτό.

 Έχουμε παρατηρήσει ότι όσο πιο δυνατά σπρώχνουμε τον τοίχο προς μια κατεύθυνση,άλλο τόσο μας σπρώχνει και ο τοίχος προς την αντίθετη.

ΔΙΑΤΥΠΩΣΗ ΤΟΥ ΤΡΙΤΟΥ ΝΟΜΟΥ ΤΟΥ ΝΕΥΤΩΝΑ  

 Ο Νεύτων πίστευε ότι είναι το ίδιο να δεχθούμε ότι, είτε το πρώτο ασκεί δύναμη και το δεύτερο τη δέχεται ή το αντίστροφο.Ασχολήθηκε και μελέτησε τα παραπάνω παραδείγματα.

Όταν ένα σώμα ασκεί δύναμη σ' ένα άλλο σώμα (δράση),τότε και το δεύτερο σώμα ασκεί δύναμη ίσου μέτρου και αντίθετης κατεύθυνσης στο πρώτο (αντίδραση)

 Διατύπωσε την πρόταση που είναι γνωστή ως τρίτος νόμος του Νεύτωνα:

 Όταν ένα σώμα ασκεί δύναμη σ' ένα άλλο σώμα (δράση),τότε και το δεύτερο σώμα ασκεί δύναμη ίσου μέτρου και αντίθετης κατεύθυνσης στο πρώτο (αντίδραση).

 Η διατύπωση αυτή αποτελεί το νόμο Δράσης-Αντίδρασης.

 Σε κάθε δράση αντιστοιχεί πάντα μια αντίθετη αντίδραση 

 Μία πιο διαδεδομένη διατύπωση του τρίτου νόμου του Νεύτωνα είναι η εξής:

 Σε κάθε δράση αντιστοιχεί πάντα μια αντίθετη αντίδραση.

ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΤΡΙΤΟΥ ΝΟΜΟΥ ΤΟΥ ΝΕΥΤΩΝΑ

 Στη φύση ποτέ δεν εκδηλώνεται η δράση χωρίς την αντίστοιχη αντίδραση.Θα δούμε ορισμένα παραδείγματα για να καταλάβουμε καλύτερα το νόμο Δράσης-Αντίδρασης.

Όταν είμαστε όρθιοι,ασκούμε στο έδαφος μία κατακόρυφη δύναμη προς τα κάτω και το έδαφος ασκεί πάνω μας μια ίση δύναμη με φορά προς τα πάνω

 Όταν είμαστε όρθιοι,ασκούμε στο έδαφος μία κατακόρυφη δύναμη προς τα κάτω και το έδαφος ασκεί πάνω μας μια ίση δύναμη με φορά προς τα πάνω.

 Στην θάλασσα και στην πισίνα όταν κολυμπάμε,αλληλεπιδρούμε με το νερό. Σπρώχνουμε το νερό προς τα πίσω και το νερό μας σπρώχνει μπροστά.

Στην θάλασσα και στην πισίνα όταν κολυμπάμε,αλληλεπιδρούμε με το νερό.Σπρώχνουμε το νερό προς τα πίσω και το νερό μας σπρώχνει μπροστά

 Δεν έχει σημασία ποια από τις δυο δυνάμεις αποκαλούμε δράση και ποια αντίδραση.Είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι οι δυο δυνάμεις πάντα συνυπάρχουν.
 Πρέπει να τονίσουμε ότι οι δυνάμεις της Δράσης-Αντίδρασης ασκούνται πάντοτε σε διαφορετικά σώματα.
 Συνεπώς δεν πρέπει να μιλάμε για συνισταμένη των δύο αυτών δυνάμεων.

Οι δυνάμεις της Δράσης-Αντίδρασης ασκούνται πάντοτε σε διαφορετικά σώματα

 Θα μελετήσουμε τώρα τα ζεύγη δράσης-αντίδρασης των δυνάμεων που ασκούνται σ' ένα σώμα,το οποίο βρίσκεται σε ηρεμία πάνω σ' ένα τραπέζι.Πρώτα πρέπει να βρούμε και να σχεδιάσουμε τις δυνάμεις που ασκούνται στο σώμα.Στο σώμα ασκούνται δύο κατακόρυφες δυνάμεις.Το βάρος του σώματος (w) και η κάθετη δύναμη (FΝ) που το τραπέζι ασκεί στο σώμα.

Θα μελετήσουμε τώρα τα ζεύγη δράσης-αντίδρασης των δυνάμεων που ασκούνται σ' ένα σώμα,το οποίο βρίσκεται σε ηρεμία πάνω σ' ένα τραπέζι

 Το επόμενο βήμα είναι να εφαρμόζουμε τη συνθήκη ισορροπίας για το σώμα.Επειδή το σώμα ισορροπεί η συνισταμένη δύναμη που ασκείται στο σώμα είναι μηδέν.Το βάρος του σώματος (w) εξισορροπείται από την κάθετη δύναμη (FΝ) που το τραπέζι ασκεί στο σώμα.Οι δυνάμεις αυτές έχουν ίσα μέτρα και αντίθετες κατευθύνσεις.Όμως δεν αποτελούν ζεύγος δράση-αντίδραση.Το βάρος είναι η δύναμη που η γη ασκεί στο σώμα, ενώ την κάθετη δύναμη την ασκεί το τραπέζι στο σώμα.Όταν δυο σώματα αλληλεπιδρούν, στο ένα ασκείται η δράση και στο άλλο η αντίδραση.Η δράση και η αντίδραση είναι δυνάμεις που ασκούνται πάντοτε σε δύο διαφορετικά σώματα. 

Το βάρος του σώματος (w) εξισορροπείται από την κάθετη δύναμη (FΝ) που το τραπέζι ασκεί στο σώμα.Οι δυνάμεις αυτές έχουν ίσα μέτρα και αντίθετες κατευθύνσεις

 Σύμφωνα με το τρίτο νόμο του Νεύτωνα σε κάθε δράση αναπτύσσεται ίση αντίδραση.Άρα μπορούμε να πούμε ότι δεν έχουμε την εμφάνιση μιας μόνης δύναμης,διότι το σώμα στο οποίο αυτή ασκείται θα προκαλεί μια αντίδραση.
 Συνεπώς οι δυνάμεις στη φύση εμφανίζονται κατά ζεύγη.

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΤΡΙΤΟΥ ΝΟΜΟΥ ΤΟΥ ΝΕΥΤΩΝΑ 

 Τώρα θα μελετήσουμε ορισμένες πολύ σημαντικές εφαρμογές του τρίτου νόμου του Νεύτωνα.

ΑΝΥΨΩΣΗ ΤΟΥ ΕΛΙΚΟΠΤΕΡΟΥ

 Θα εξετάσουμε πρώτα την ανύψωση του ελικοπτέρου.Τα φτερά της έλικας,όταν γυρίζουν,σπρώχνουν προς τα κάτω τα μόρια του αέρα (δράση).Τα μόρια του αέρα ωθούν την έλικα προς τα πάνω (αντίδραση).

Τα φτερά της έλικας, όταν γυρίζουν,σπρώχνουν προς τα κάτω τα μόρια του αέρα (δράση).Τα μόρια του αέρα ωθούν την έλικα προς τα πάνω (αντίδραση)

 Η προς τα πάνω συνολική δύναμη που ασκούν τα μόρια του αέρα στην έλικα,λέγεται δυναμική άνωση.Όταν η δυναμική άνωση εξισωθεί με το βάρος του ελικοπτέρου,αυτό μπορεί να διατηρηθεί σε σταθερό ύψος.

Όταν η δυναμική άνωση γίνει μεγαλύτερη του βάρους,το ελικόπτερο κινείται προς τα πάνω

 Όταν η δυναμική άνωση γίνει μεγαλύτερη του βάρους,το ελικόπτερο κινείται προς τα πάνω.

ΑΝΥΨΩΣΗ ΤΩΝ ΠΟΥΛΙΩΝ

 Όταν τα πουλιά πετούν τα φτερά τους παίρνουν τέτοιο σχήμα,ώστε να σπρώχνουν τον αέρα προς τα κάτω (δράση).

Όταν τα πουλιά πετούν τα φτερά τους παίρνουν τέτοιο σχήμα,ώστε να σπρώχνουν τον αέρα προς τα κάτω (δράση),οπότε ο αέρας τα σπρώχνει προς τα πάνω (αντίδραση)

 Oπότε ο αέρας τα σπρώχνει προς τα πάνω (αντίδραση).

ΚΙΝΗΣΗ ΤΩΝ ΑΕΡΟΠΛΑΝΩΝ

 Με ελαφρά κλίση τμήματος των φτερών του αεροπλάνου,ο αέρας που συναντά στρέφεται προς τα πάνω ή προς τα κάτω.Έτσι,ο αέρας ασκεί δύναμη στο αεροπλάνο και το αναγκάζει να αλλάξει πορεία.

Στα ελικοφόρα αεροπλάνα οι έλικες σπρώχνουν τον αέρα προς τα πίσω,οπότε ο αέρας τις σπρώχνει προς τα εμπρός

 Στα ελικοφόρα αεροπλάνα οι έλικες σπρώχνουν τον αέρα προς τα πίσω,οπότε ο αέρας τις σπρώχνει προς τα εμπρός.Στα αεριωθούμενα αεροπλάνα η τουρμπίνα ρουφά αέρα από εμπρός και τον σπρώχνει προς τα πίσω.Αυτός με τη σειρά του σπρώχνει το αεροσκάφος μπροστά.

ΚΙΝΗΣΗ ΤΩΝ ΠΛΟΙΩΝ

 Όπως γνωρίζουμε τα πλοία διαθέτουν τη προπέλα για να κινηθούν.Η προπέλα είναι ο κινητήριος μοχλός κάθε σκάφους που διαθέτει μηχανή.Η προπέλα καθώς κινείται,σπρώχνει το νερό προς τα πίσω (δράση),οπότε το νερό τη σπρώχνει προς τα εμπρός (αντίδραση).

Η προπέλα είναι ο κινητήριος μοχλός κάθε σκάφους που διαθέτει μηχανή.Η προπέλα καθώς κινείται,σπρώχνει το νερό προς τα πίσω (δράση),οπότε το νερό τη σπρώχνει προς τα εμπρός (αντίδραση)

 Η προπέλα συνήθως χαρακτηρίζεται από τον αριθμό των φτερών της και δύο ακόμα αριθμούς,που εκφράζουν σε ίντσες,τη διάμετρο και το βήμα της.Τα σκάφη πλαναρίσματος έχουν τετράφτερες ή πεντάφτερες προπέλες,ενώ τα σκάφη ημιεκτοπίσματος συνήθως τρίφτερες.Σε ιστιοπλοϊκά σκάφη συναντάμε κυρίως δίφτερες ή τρίφτερες προπέλες.Όσο μεγαλύτερο είναι το βήμα της προπέλας,τόσο μεγαλύτερη και η ωστική δύναμή της.Ένα σκάφος για να πλανάρει γρήγορα χρειάζεται προπέλα μεγάλου βήματος.Αυτό όμως πρέπει να βρίσκεται μέσα σε επιτρεπτά όρια,γιατί, αφού το σκάφος πλανάρει,το βήμα της προπέλας περιορίζει την απόδοση.Τα σκάφη υψηλών επιδόσεων σε ταχύτητα επιβάλλεται να έχουν μικρό βήμα.Αυτός είναι και ο λόγος,που οι σύγχρονες προπέλες διαθέτουν χαμηλό βήμα στο κέντρο,που αυξάνεται όσο φτάνουμε στα άκρα των φτερών.