Dwa ciała: gdzie umieścić parę sił wzajemnych?
Dwa wózki A i B na poziomym torze odpychają się sprężyną. Sprężyna działa na każdy siłą 4 N; traktuj ją jako bezmasową. Pomiń tarcie. Narysuj osobny diagram każdego wózka, zaznaczając poziome siły. Czy można skreślić te dwie strzałki na diagramie samego A?
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
W tym zadaniu
Wskazówka
Równe wartości i przeciwne zwroty nie wystarczą do równoważenia sił na jednym ciele.
Rozwiązanie
Rysujemy dwa osobne układy
Dla lewego wózka A sprężyna działa 4 N w lewo; dla prawego B 4 N w prawo. Na każdym osobno ciężkość i reakcja toru równoważą się pionowo. Brak tarcia nie oznacza braku siły sprężyny.
Gdzie wolno mówić o znoszeniu?
Siła na B nie działa na A, więc nie może skreślić strzałki na diagramie samego A. Dopiero dla całego układu obu wózków i bezmasowej sprężyny są to oddziaływania wewnętrzne, które nie zmieniają całkowitego pędu poziomego.
Wynik
Dla A po lewej rysujemy poziomą strzałkę 4 N w lewo, dla B po prawej 4 N w prawo. Na każdym diagramie ciężkość i reakcja toru równoważą się pionowo. Nie skreślamy siły na A siłą działającą na B. Dopiero w bilansie całego układu wózków i bezmasowej sprężyny są to siły wewnętrzne, znoszące się w sumie; przyspieszenia poszczególnych wózków nadal mogą być niezerowe.
Kontrola na różnych masach
Gdyby masy wynosiły 1 i 2 kg, przyspieszenia miałyby wartości 4 i 2 m/s² w przeciwnych zwrotach. Ich zmiany pędu w tym samym krótkim czasie miałyby równe wartości i przeciwne znaki, mimo różnych przyspieszeń. Środek masy nie uzyskiwałby przyspieszenia od sił wewnętrznych.
Wniosek: trzecia zasada Newtona łączy oddziaływania różnych ciał, a druga opisuje wypadkową na jedno wybrane ciało. Mieszanie tych poziomów prowadzi do błędnego wniosku, że skoro siły są równe i przeciwne, żaden wózek nie może ruszyć.
Powiązana teoria
Diagram sił: najpierw wybierz ciało, potem rysuj strzałki
Dalsza lektura
Najpierw spróbuj samodzielnie. Zapisz dane, wybierz prawa fizyczne i sprawdź jednostki. Przejdź do zadań ze sprawdzaniem odpowiedzi »
← Wróć do działu: Zadania Do góry ↑
Komentarze (0)
Nie ma jeszcze opublikowanych komentarzy. Rozpocznij rozmowę o tym materiale.
RSS komentarzy · Powiadomienia e-mail
Dodaj komentarz
Możesz komentować jako gość lub zalogować się, aby użyć danych konta. Utwórz konto