Vairāk par trešo Ņūtona likumu

- [Aizkadra balss] Parunāsim nedaudz vairāk

par trešo Ņūtona likumu,

jo pastāv daži dziļi iesakņojušies nepareizi priekšstati

par šo likumu, kas ir daudziem cilvēkiem.

Tas šķiet vienkāršs, bet nav ne tuvu

tik vienkāršs, kā tu varētu domāt.

Cilvēki to bieži formulē šādi:

katrai darbībai ir vienāda un pretēji vērsta pretdarbība.

Bet tas ir pārāk neskaidri, lai būtu noderīgi.

Versija, kas ir nedaudz labāka,

saka, ka katram spēkam ir vienāds

un pretēji vērsts spēks.

Tas ir nedaudz labāk.

Vienādības zīme nozīmē, ka šie spēki

ir vienādi pēc moduļa.

Un šī mīnusa zīme nozīmē, ka tie atšķiras

tikai ar vektora virzienu.

Šie ir vektori, tātad tas nozīmē, ka šis rozā

vektors F ir pretējā virzienā,

bet ar tādu pašu moduli kā šis zaļais vektors F.

Bet, lai parādītu, kāpēc tas joprojām ir nedaudz par neskaidru,

padomā par šo: ja tas ir viss, ko tu zinātu par

trešo Ņūtona likumu, ka katram spēkam

ir vienāds un pretēji vērsts spēks,

tu varētu aizdomāties, ja būtu attapīgs,

tu varētu teikt: pagaidi,

ja katram spēkam F, vai ne, ir jābūt

spēkam, kas ir vienāds un pretēji vērsts,

kāpēc gan tas vienkārši nenozīmē,

ka visi spēki Visumā kompensējas?

Vai tad visiem spēkiem nevajadzētu vienkārši kompensēties?

Vai tas vienkārši nenozīmē, ka

paātrinājums vispār nav iespējams?

Jo, ja es pielieku spēku F kādam ķermenim,

un ja būs spēks mīnus F,

vai tas nenozīmē, ka, lai kādu spēku es pieliktu,

tas vienkārši tiks kompensēts?

Atbilde ir nē, un iemesls ir tāds,

ka šie divi spēki

ir pielikti dažādiem ķermeņiem.

Tev ir jābūt uzmanīgam.

Iemesls, kāpēc es saku, ka šis apgalvojums

par trešo Ņūtona likumu joprojām ir nedaudz par neskaidru,

ir tas, ka runa ir par dažādiem ķermeņiem.

Ja šis ir spēks, kas darbojas uz ķermeni A,

ko rada ķermenis B, tad šim spēkam šeit

ir jābūt spēkam, kas darbojas uz ķermeni B un ko rada ķermenis A.

Citiem vārdiem sakot, šie spēki šeit ir pielikti

dažādiem ķermeņiem.

Es to pārvietošu uz šo pusi.

Es to pārvietošu šurp.

Uzzīmēsim divus dažādus ķermeņus,

lai skaidri parādītu, ko es domāju.

Ja ir kāds ķermenis A,

es ielieku šeit ķermeni A.

Gribu tikai pārliecināties, ka ir ķermenis A.

Pieņemsim, ka šis ir ķermenis A, un uz to

darbojas šis zaļais spēks F.

Šis ķermenis šeit ir A.

Nu, būs vēl viens ķermenis, ķermenis B.

Uzzīmēsim to kā vēl vienu apli.

Tas izskatīsies šādi.

Šeit ir ķermenis B.

Un uz to darbosies šis rozā spēks,

F, mīnus F.

Es šo nosaukšu par ķermeni B.

Tagad viss ir kārtībā, tagad mēs zinām, ka šie spēki nevar kompensēties,

un iemesls, kāpēc šie spēki nevar kompensēties,

ir tas, ka tie darbojas uz diviem dažādiem ķermeņiem.

Bet, kad tu tikai saki, ka trešais Ņūtona likums

ir tas, ka katram spēkam ir vienāds un pretēji vērsts spēks,

nav skaidrs, ka tiem jādarbojas uz dažādiem ķermeņiem.

Bet tiem ir jādarbojas uz dažādiem ķermeņiem.

Šie Ņūtona spēku likuma pāri,

bieži tiek saukti par spēku pāriem

vai Ņūtona trešā likuma partneru spēkiem,

vienmēr darbojas uz dažādiem ķermeņiem.

Apzīmējums, ko es izmantoju, ir tāds, ka pirmais burts

apzīmē ķermeni, uz kuru darbojas spēks.

Šis A apzīmē, ka šis zaļais spēks F,

šis zaļais spēks F, darbojas uz A, un to rada B.

Un tas rāda, ka tas darbojas uz B,

jo pirmais burts ir pirmajā vietā,

un to rada otrs ķermenis, A.

Tātad šis rozā spēks darbojas uz B.

Šis zaļais spēks darbojas uz A.

Tie ir vienādi un pretēji vērsti, tie nekompensējas,

tie nevar kompensēties, jo nedarbojas uz vienu un to pašu ķermeni.

Tāpēc tie nekompensējas.

Un tiem ir vienāds modulis,

pat ja abi ķermeņi nav vienāda izmēra.

Šis ir vēl viens nepareizs priekšstats,

ja ķermenis A ir planēta, liela planēta.

Vai varbūt zvaigzne, tā ir dzeltena, izskatās pēc zvaigznes.

Teiksim, ka šī ir kāda liela zvaigzne,

un šī ir kāda mazāka planēta, kas riņķo ap šo zvaigzni.

Tas nav mērogā, ja vien šī planēta nebūtu milzīga.

Tātad šī ir kāda planēta, bet šī planēta varētu būt

simtiem, tūkstošiem, miljoniem reižu

ar mazāku masu nekā šai zvaigznei, bet tā joprojām

radītu tādu pašu spēku.

Ja šī zvaigzne pievelk planētu

ar šo rozā spēku mīnus F,

tad planētai ir jāpievelk zvaigzne

ar šo zaļo spēku F, un tiem ir jābūt

vienādiem pēc moduļa, pat ja tie ir dažāda izmēra.

Cilvēki citē trešo Ņūtona likumu,

bet reizēm tam īsti netic.

Ja es tev teiktu, ka šī planēta ir miljons reižu

ar mazāku masu nekā zvaigznei, cilvēki gribētu teikt,

ka tad zvaigzne acīmredzami pievelk planētu stiprāk,

nekā planēta pievelk zvaigzni.

Bet saskaņā ar trešo Ņūtona likumu tā nav taisnība.

Un trešais Ņūtona likums saka, ka tiem ir jābūt vienādiem,

pat ja tie ir dažāda izmēra.

Ja šī būtu Zeme un šis būtu Mēness,

Zeme pievelk Mēnesi tieši tikpat stipri,

cik Mēness pievelk Zemi.

Un tu joprojām varētu iebilst, tu varētu teikt:

pagaidi, tam nav jēgas, es zinu, ka zvaigzne būtībā

stāv uz vietas, un planēta tiek rauta pa riņķa līniju.

Kāpēc šī planēta tiek rauta apkārt,

bet zvaigzne vienkārši stāv uz vietas?

Tas ir tāpēc, ka tas, ka spēki ir vienādi,

nenozīmē, ka rezultāts ir vienāds.

Citiem vārdiem sakot, spēki var būt vienādi,

bet paātrinājumiem nav jābūt vienādiem.

Paātrinājums būs kopspēks, dalīts ar masu.

Pat ja spēks ir vienāds,

tu dali ar masu un iegūsi

atšķirīgu paātrinājumu, un tāpēc spēka rezultātam

nav jābūt vienādam,

lai gan spēkiem ir jābūt vienādiem

trešā Ņūtona likuma dēļ.

Vēl viens nepareizs priekšstats, kas cilvēkiem reizēm ir,

ir tas, ka viņi domā, ka varētu būt aizkave

šī trešā Ņūtona likuma partnera spēka rašanās brīdī.

Un cilvēki domā, ka varbūt, ja es pielieku šo pirmo spēku

pietiekami ātri, es varu pārsteigt Visumu nesagatavotu,

un varētu būt kaut kāda aizkave

šī otra spēka rašanās brīdī.

Bet tā nav taisnība, trešais Ņūtona likums ir universāls.

Neatkarīgi no situācijas,

neatkarīgi no paātrinājuma vai tā neesamības,

kustības vai tās neesamības, vai viens ķermenis

ir lielāks vai mazāks, ja tie ir trešā Ņūtona likuma

partneru spēki, tie ir vienādi, tie ir pretēji vērsti,

un tie vienmēr ir vienādi un pretēji vērsti

jebkurā laika momentā.

Pat ja es ierastos ar lielu troksni,

Čaka Norisa stilā, mēģinot ar spērienu lēcienā trāpīt sienai.

Tas neizskatās pēc pareizas tehnikas spērienam lēcienā.

Bet pat ja es lidojot triektos pret šo sienu,

tiklīdz es sāktu saskarties ar sienu,

es pieliktu spēku sienai,

un sienai būtu jāpieliek pretspēks.

Es pieliktu spēku sienai pa labi.

Un tas būtu spēks, kas darbojas uz sienu no manas kājas.

Tajā pašā mirklī būtu jābūt vienādam un pretēji vērstam spēkam,

kas vērsts atpakaļ, uz manu kāju.

Tas būtu spēks, kas darbojas uz manu kāju no sienas.

Tas notiek acumirklī, nav nekādas aizkaves.

Tu nevari iespert šai sienai pietiekami ātri,

lai šis otrs spēks nerastos acumirklī.

Tiklīdz tava kāja sāk pielikt jebkādu spēku sienai,

lai arī kādu, siena sāks pielikt

to pašu spēku atpakaļ tavai kājai.

Trešais Ņūtona likums ir universāls,

bet cilvēkiem joprojām ir grūti noteikt

šos trešā likuma partneru spēkus.

Viens no labākajiem veidiem, kā to darīt,

ir uzskaitīt abus ķermeņus,

tiklīdz tu uzskaiti abus ķermeņus,

lai noskaidrotu, kur ir partnera spēks,

tu vari vienkārši apmainīt šos apzīmējumus vietām.

Es zinu, ka šeit, ja viens no maniem spēkiem

ir spēks, kas darbojas uz sienu no manas kājas,

lai atrastu šī spēka partnera spēku,

es varu vienkārši apmainīt apzīmējumus vietām un teikt, ka tam ir jābūt

spēkam, kas darbojas uz manu kāju no sienas, ko es uzzīmēju šeit.

Šis ir lielisks veids, kā noteikt

trešā likuma partneru spēkus,

jo ne vienmēr ir acīmredzams,

kurš spēks ir partnera spēks.

Lai parādītu, cik tas var būt mānīgi,

apskatīsim šo piemēru.

Pieņemsim, mums ir grīda un galds.

Šis piemērs nez kāpēc mulsina cilvēkus.

Ja man ir kaste, kas stāv uz galda,

nosauksim to par kasti A.

Uz kasti A darbosies spēki.

Viens no šiem spēkiem būs gravitācijas spēks.

Gravitācijas spēks vilks taisni uz leju

kasti A, un, ja es tev jautātu,

kurš spēks ir šī gravitācijas spēka

trešā likuma partnera spēks, esmu gatavs derēt, ka daudzi cilvēki teiktu,

ka uz kasti A darbojas augšup vērsts spēks,

ko rada galds.

Un tā ir taisnība.

Un, ja šī kaste A vienkārši stāv šeit,

bez paātrinājuma, šie divi spēki

būs vienādi un pretēji vērsti.

Tāpēc ir vēl lielāks kārdinājums teikt, ka šie divi spēki

ir vienādi un pretēji vērsti trešā likuma dēļ,

bet tā nav taisnība.

Šie divi spēki ir vienādi un pretēji vērsti

otrā likuma dēļ.

Otrais likums saka, ja nav paātrinājuma,

tad kopspēkam ir jābūt nullei,

spēkiem ir jākompensējas.

Un tas ir tas, kas šeit notiek.

Šie spēki ir vienādi un pretēji vērsti,

tie kompensējas uz kastes A.

Kas ir veids, kā zināt, ka tie nav trešā likuma

partneru spēki, jo trešā likuma partneru spēki

vienmēr darbojas uz dažādiem ķermeņiem.

Tie nekad nevar kompensēties, ja tie ir trešā likuma partneru spēki.

Kas šeit notiek?

Mums ir divi spēki, kas kompensējas,

kas ir vienādi un pretēji vērsti, bet tie nav trešā likuma

partneru spēki, to partneru spēki ir citur.

Es vēl neesmu uzzīmējis to partneru spēkus.

Mēģināsim noskaidrot, kādi ir to partneru spēki.

Atbrīvosimies no šī, atgriezīsimies pie šī,

darīsim lēnāk, lai noskaidrotu, kas ir partnera spēks,

nosauksim abus ķermeņus, kas mijiedarbojas.

Šis gravitācijas spēks, man nevajadzētu būt nekonkrētam,

man tas jāsauc par spēku, kas darbojas uz ķermeni A,

mūsu kasti A, ko rada... nu, nevar vienkārši teikt "gravitācija".

Gravitācija nav ķermenis.

Ķermenis, kas rada

šo gravitācijas spēku uz A, ir Zeme.

Tātad šis spēks, šis gravitācijas spēks,

ja es gribu būt precīzs, ir spēks, kas darbojas uz ķermeni A

un ko rada Zeme.

Tagad ir viegli noskaidrot, kur ir partnera spēks.

Partnera spēku var atrast, vienkārši

apmainot šos apzīmējumus vietām.

Tātad spēka, kas darbojas uz A no Zemes, vietā

ir jābūt vienādam un pretēji vērstam spēkam,

kas ir spēks, kas darbojas uz Zemi no kastes A.

Pretējs nozīmē, ka tam jābūt vērstam uz augšu.

Tātad tam ir jābūt augšup vērstam spēkam.

Un šim augšup vērstajam spēkam ir jādarbojas uz Zemi

no kastes A, un tas ir nedaudz dīvaini,

jo tu, iespējams, to neesi aptvēris,

bet, ja Zeme velk uz leju kasti vai tevi,

tas nozīmē, ka tu velc uz augšu Zemi.

Un tas var šķist smieklīgi,

es domāju, ja tu palecies, tu palecies un nokrīti atpakaļ,

tu kusties, bet Zeme vienkārši stāv uz vietas.

Ja jūsu spēki ir vienādi, kāpēc Zeme

nekustas tāpat kā tu?

Un atkal, tas ir tāpēc, ka tas, ka

spēki ir vienādi, nenozīmē, ka paātrinājums

ir vienāds.

Zemes masa ir tik liela,

salīdzinot ar tavu masu, ka paātrinājuma būtībā nav.

Lai gan spēki, kas darbojas uz tevi

un spēki, kas darbojas uz Zemi, ir vienādi.

Šie divi ir trešā likuma partneru spēki.

Šie divi ir mūžīgi saistīti.

Tiem ir jābūt vienādiem, lai arī kas notiktu,

šie divi spēki vienmēr būs vienādi.

Man vienalga, vai šī kaste paātrinās

vai nepaātrinās, vai tā kustas vai nekustas.

Vai tā atduras pret sienu, stāv uz galda,

vai krīt cauri telpai, šiem diviem spēkiem ir

vienmēr jābūt vienādiem un pretēji vērstiem trešā likuma dēļ.

Kā ir ar šo otru spēku,

šo spēku, ko rada galds.

Šis ir spēks, kas darbojas uz A no galda.

Ja es gribu to pareizi apzīmēt,

es to sauktu par spēku, kas darbojas uz kasti A, ko rada galds.

Tagad atrast trešā likuma partnera spēku ir viegli,

es varu vienkārši apmainīt šos apzīmējumus vietām,

un es iegūtu, ka ir jābūt,

augšup vērsta spēka vietā uz leju vērstam

spēkam uz galda, ko rada A.

Tātad man šeit uz galda būs vēl viens spēks.

Tas būs uz leju vērsts spēks.

Uz leju vērsts spēks uz galda, ko rada A,

tas ir trešā likuma partnera spēks šim augšup vērstajam

spēkam, ko rada galds.

Šie divi spēki arī ir trešā likuma partneru spēki.

šie spēki būs vienādi

un pretēji vērsti, lai arī kas notiktu.

Šis spēks uz kasti A, ko rada galds.

Un šis spēks uz galdu, ko rada kaste A

ir jābūt vienādiem, lai arī kas notiktu,

bet spēkam uz kasti A, ko rada galds,

nav jābūt vienādam un pretēji vērstam

spēkam, kas uz A darbojas no Zemes.

Tie ir vienādi un pretēji vērsti,

gadījumā, kad nav paātrinājuma.

Ja mēs visu šo situāciju ievietotu liftā

vai raķetē, kurai būtu milzīgs paātrinājums uz augšu,

pat ja ir paātrinājums uz augšu,

šiem partneru spēkiem ir jābūt vienādiem.

Spēkam, kas darbojas uz A no galda,

un spēkam, kas darbojas uz galdu no A, būs jābūt vienādiem.

Līdzīgi, spēkam, kas darbojas uz Zemi no A,

un spēkam, kas darbojas uz A no Zemes, ir jābūt vienādiem.

Bet šiem diviem spēkiem vairs nebūs jābūt vienādiem,

jo tie nav partneru spēki.

Tie var būt vienādi un pretēji vērsti dažos apstākļos,

bet tiem ne vienmēr ir jābūt vienādiem un pretēji vērstiem.

Ja mēs paātrināmies uz augšu,

šim augšup vērstajam spēkam uz kasti

ir jābūt lielākam nekā uz leju vērstajam spēkam uz kasti.

Tātad tie nebūs vienādi.

Ātri atkārtojot, trešais Ņūtona likums ir apgalvojums

par spēkiem, kas darbojas uz diviem dažādiem ķermeņiem.

Un, tā kā runa ir par diviem dažādiem ķermeņiem,

šie spēki nekad nevar kompensēties.

Lai atrastu trešā Ņūtona likuma partnera spēku,

vienkārši apmaini apzīmējumus vietām pēc tam, kad esi noteicis

divus ķermeņus, kas mijiedarbojas.

Trešā likuma partneru spēkiem ir jābūt vienādiem pēc moduļa,

pat ja viens ķermenis ir lielāks par otru,

vai tam ir lielāks lādiņš, vai jebkāda īpašība, kas varētu

šķist, ka tā radītu lielāku spēku nekā cits ķermenis.

Ja tie ir divi mijiedarbojošies ķermeņi,

to spēkiem ir jābūt vienādiem pēc moduļa

un pretējos virzienos, spēki acumirklī

rada šos partneru spēkus.

Un esiet uzmanīgi, daži spēki var šķist kā partneru spēki,

un var būt vienādi un pretēji vērsti,

bet tie ne vienmēr ir trešā likuma partneru spēki.

Tie var būt vienādi un pretēji vērsti citu iemeslu dēļ.