Penso che sia un'ottima domanda e mi è piaciuto molto quando ci ho affrontato da solo.

Ecco un'immagine di alcune delle forze in questo scenario. $ ^ \ dagger $ Quelle che sono dello stesso colore l'una dell'altra sono coppie di uguale grandezza, forze in direzione opposta rispetto alla terza legge di Newton. (W e R sono di uguale grandezza in direzioni opposte, ma agiscono sullo stesso oggetto: questa è la prima legge di Newton in azione.)

Anche se $ F_ {matchbox} $ preme sul mio dito con una grandezza uguale a $ F_ {finger} $, non può competere con $ F_ {muscoli} $ (anche se non sono stato in palestra in anni).

Alla scatola di fiammiferi, la forza in avanti del mio dito vince la forza di attrito dal tavolo. Ogni oggetto ha uno squilibrio di forze che danno origine ad un'accelerazione verso sinistra.

Lo scopo del diagramma è chiarire che la terza legge fa corrispondere coppie di forze che agiscono su oggetti diversi . L'equilibrio dalla prima o dalla seconda legge di Newton riguarda la forza risultante in un singolo oggetto.

$ \ dagger $ (Mi dispiace che il dito non tocchi effettivamente la scatola di fiammiferi nel diagramma. Se lo avesse fatto, non avrei avuto spazio per l'importante avviso di sicurezza sui fiammiferi. Non vorrei che nessun bambino venisse danneggiato a causa di una freccia di forza mal posizionata. A pensarci bene, il pugnale su questa nota a piè di pagina sembra un po 'nitida.)

Ho avuto un problema simile nella comprensione della terza legge. Ho trovato la risposta io stesso mentre ero seduto sulla mia sedia da studio dotata di ruote!

Seduto sulla sedia, ho piegato le gambe in modo che non fossero a contatto con il suolo. Ora ho spinto il muro con le mie mani. Ovviamente il muro non si è mosso, ma io e la mia sedia siamo arretrati! perché? perché il muro mi spingeva indietro e le ruote potevano vincere l'attrito.

Prima stavo mescolando le cose: cercando di annullare le forze dove non è possibile.

Il movimento della scatola di fiammiferi è dovuto alla forza che applichi su di essa. periodo.

Ora, il motivo per cui non ti sei mosso quando la scatola di fiammiferi ha applicato la stessa forza su di te è a causa dell'attrito. Se riduci l'attrito come ho fatto io seduto sulla sedia, ti muoveresti anche in direzione opposta.

L'equilibrio può stabilirsi solo quando le forze sono sullo stesso oggetto ..

Ahimè, sono libero da questa confusione .. un tale sollievo

Bene! Questa domanda implica che stai pensando intensamente e mettendo in discussione le leggi. Si scopre che stai fraintendendo la seconda legge di Newton. Il movimento di un corpo è dovuto a una forza esterna . F1 agisce sulla tua scatola, ma non F2. Un oggetto non può mai agire su se stesso.

Le forze legate alla terza legge di Newton si applicano a corpi diversi, quindi non possono annullarsi a vicenda.

Ad esempio, la reazione all'attrazione gravitazionale della Terra sulla Luna è l'attrazione della Luna sulla Terra. Quella forza non avrà alcuna rilevanza per la Luna.

In qualsiasi transazione finanziaria il denaro dato è uguale al denaro ricevuto.(Se ti do \ $ 10 io sono \ $ 10 più povero e tu stai \ $ 10 in condizioni migliori.) Allora come si diventa ricchi?

Considerando la terza legge, le forze agiscono su corpi diversi e non sugli stessi corpi. Quindi il corpo che viene colpito è solo sotto l'influenza della forza esterna applicata. La forza che il corpo colpito applica indietro all'oggetto che colpisce agisce sull'oggetto che colpisce, quindi nessun punto di annullamento delle forze mentre agiscono su oggetti diversi.

Anch'io la pensavo in questo modo. Prova questo esperimento: chiedi al tuo amico di stare di fronte a te ed entrambi provate a spingervi a vicenda con la stessa forza, guarda cosa succede. Prova questo con amici di diverse masse.

Se potessi cambiare solo una cosa dell'educazione fisica, sarebbe la formulazione della terza legge di Newton. Secondo la mia copia di Magnificent Principia (di Colin Pask, Prometheus Books, 2013) la frase "Ad ogni azione c'è sempre una reazione uguale ..." è di Newton. E da allora ha causato confusione.

Per avere un'idea di cosa intendesse veramente Newton, considera l'equazione della gravitazione universale: $$ F = G \ frac {m_1m_2} {r ^ 2} $$

Notare che sono specificate due masse, ma non esiste una massa "sorgente" e nessuna massa "target". E c'è solo una forza prodotta da questa equazione. Ora puoi considerarlo come due forze differenti : $ m_1 $ che attrae $ m_2 $ e $ m_2 $ che attrae $ m_1 $. Ma questo è fuorviante. Dà l'impressione che le forze abbiano in qualche modo esistenze indipendenti. Ma non lo fanno. Sono completamente, inestricabilmente collegati. Tanto che penso abbia molto più senso considerarlo come una forza attrattiva tra due masse .

La legge di Coulomb segue lo stesso formato:

$$ F = k_c \ frac {q_12_2} {r ^ 2} $$

Ancora una volta, puoi pensare a questo come a due forze diverse. Ma penso che l'equazione indichi davvero una singola forza attrattiva (segni di carica diversi) o una singola forza repulsiva (segni di carica identici) tra due cariche .

Questo è ciò che Newton intendeva con la sua terza legge. Non è possibile per $ m_1 $ attrarre $ m_2 $ senza che $ m_1 $ venga coinvolto nella stessa forza di attrazione tra le due particelle. E non è possibile per $ q_1 $ attrarre o respingere $ q_2 $ senza che $ q_1 $ venga coinvolto nella stessa forza .

Questo è più difficile da vedere con le forze di contatto. Parte del problema è che i muscoli umani devono spendere costantemente energia a livello molecolare per rimanere contratti. Quindi è facile confondere lo sforzo forzato con il dispendio di energia . E gli umani hanno cognizione e azione. Quindi, per dire, "La persona spinge sulla scatola di fiammiferi e la scatola di fiammiferi spinge sulla persona" si sente sbagliato perché la persona sta consumando energia; la scatola di fiammiferi non lo è. La persona ha il libero arbitrio e avvia la spinta; la scatola di fiammiferi è inanimata.

Per avere un'idea migliore della terza legge di Newton, considera te stesso in una piscina profonda dove i tuoi piedi non toccano il fondo. Sei vicino al muro. Ora spingi sul muro. Che succede? Ti allontani dal muro . La spiegazione tradizionale è che spingi contro il muro e "il muro ti respinge". E sebbene questo sia tecnicamente vero, non ha senso intuitivo perché sai benissimo che sei tu a spingere.

Quello che sta realmente accadendo è che crei una forza repulsiva tra il muro e te stesso . Il muro è fissato alla terra e la terra è possente grande e difficile da spostare. Quindi la forza repulsiva si manifesta in te che ti allontani dal muro.

Quando "spingi la scatola di fiammiferi", stai davvero creando una forza repulsiva tra il tuo dito e la scatola di fiammiferi. (A livello molecolare, questa è solo la repulsione dei Coulomb, ovviamente.) Ma sei molto più massiccio della scatola di fiammiferi. Il tuo peso e l'attrito tra le tue scarpe e il pavimento essenzialmente ti fissano al pavimento e ti rendono immobile. Quindi la forza repulsiva si manifesta quando la scatola di fiammiferi si muove.

Infine, quando si ha a che fare con forze in cui una massa (o una carica) è molto più grande dell'altra (come una mela che cade verso la terra) è molto comune ignorare il fatto che le masse si attraggono a vicenda eper esprimere l'interazione come se fosse solo la terra ad attirare la mela e niente più.Questa è una semplificazione eccessiva.Ma è giustificato dal fatto che la forza di attrazione tra le due masse si manifesta in modo schiacciante nel movimento della mela.

In effetti, Newton ha espresso bene quella parte in The Principia,

"Le modifiche apportate da queste azioni sono uguali ... se i corpi lo sono non ostacolato da altri impedimenti...i cambiamenti di velocità effettuati verso le parti comuni sono reciprocamente proporzionali ai corpi [le masse]. "

Esiste un malinteso comune sulla terza legge di Newton a causa delle parole "uguale e opposto" e molti di noi pensano che la forza netta sia zero.Ma queste forze agiscono su due corpi diversi e quindi i corpi accelerano.Se hai un tavolo nello spazio con gravità zero e se lo spingi con le dita, il tavolo si sposterebbe nella direzione della forza e ti muoveresti nella direzione opposta.Se consideri la tabella e te stesso come un unico sistema, la forza netta su quel sistema è zero.

Stai utilizzando una legge (terza) vera, per tentare di invalidare un'altra legge non correlata (seconda).

Usando i tuoi esempi, il motivo per cui sei in grado di spostare la scatola, è perché applichi una forza maggiore della forza prodotta dall'attrito della scatola contro il tavolo. Se incolli la scatola sul tavolo, ci vorrà una forza molto maggiore per spostarla! La forza uguale ma opposta che la scatola esercita contro il tuo dito, può essere grande quanto la forza di attrito (o la forza della colla), se la superi, la scatola dovrà muoversi.

Allo stesso modo, il tavolo di cui parli, può esercitare solo una forza contro la tua mano pari all'attrito esercitato dalle gambe del tavolo sul pavimento. Se lo superi, il tavolo si muoverà definitivamente! Giusto per chiarire questo punto, se metti dei rulli sulle gambe del tavolo, ci vorrà poca forza per spostarlo, ma se inchiodi le gambe al pavimento, potresti rompere le gambe o le unghie prima che si muova. Se la forza è inferiore alla quantità richiesta, non accade nulla (nessun movimento).

Se ti interessa davvero, capiamolo con un esempio:

Per legge di gravitazione sai che la terra attrae un corpo in caduta libera con una forza GMm / r ^ 2 e il corpo attrae la terra con una forza -GMm / r ^ 2 (il segno negativo indica la direzione opposta).

L'idea sbagliata che le persone hanno è che Forza netta = GMm / r ^ 2 + (- GMm / r ^ 2) = 0, e la domanda che fanno è perché il corpo che cade non è sospeso in aria (dato che non c'èforza su di esso).

usiamo la nostra mente, cosa puoi dire delle forze che agiscono sulla caduta del corpo, presumo che la risposta sia la forza che agisce sul corpo è attrazione gravitazionale verso la terra (nient'altro) ecco perché il corpo si sta muovendo verso la terra, noi nobisogna considerare -GMm / r ^ 2 in quanto agisce sulla terra non sul corpo. Per il sistema corpo + terra si può dire che GMm / r ^ 2 + (- GMm / r ^ 2) = 0, ma per i singoli corpi c'è una sola forza (nessun contatore di essa)

Uno dei miei libri mi spiega come superare questo problema. È sempre necessario specificare system.Quale blocco è considerato?A proposito, la terza legge di Newton sarebbe: "La forza esercitata da A su B è uguale e opposta alla forza esercitata da B su A. Devi specificare quale blocco è in considerazione. Se supponi di considerare entrambi i blocchi come un sistema,le forze diventerebbero interne e dovrebbero essere lasciate fuori.

Ho aggiunto alcune forze aggiuntive al diagramma prodotto da AndrewC per mostrare 5 gruppi di forze che sono la terza coppia di leggi di Newton e ho reso la mano priva di massa per semplificare il diagramma.

Le coppie della terza legge di Newton sono codificate a colori ed etichettate.
Queste coppie di forze:

• sono uguali in grandezza e opposte in direzione
• agire su oggetti diversi
• sono dello stesso tipo, cioè entrambi a contatto, entrambi gravitazionali, ecc.

Ad esempio $ R _ {\ rm be} $ è la reazione sulla scatola dovuta alla terra e la sua terza coppia di leggi di Newton è $ R _ {\ rm eb} $ la reazione sulla terra dovuta alla scatola, $ W_ {\ rm be} $ è l'attrazione gravitazionale sulla scatola dovuta alla terra e $ W _ {\ rm eb} $ è l'attrazione gravitazionale sulla terra dovuta alla scatola.

Le forze $ F $ sono le forze di attrito tra la scatola e la terra, le forze $ X $ sono le forze di contatto tra la scatola e la mano e le forze $ Y $ sono le forze sulla mano e sulla persona e la terra come risultato dell'azione dei muscoli del braccio.

Se si presume che il sistema sia la scatola, la mano e la persona & sulla terra, la forza esterna netta su quel sistema è zero e il centro di massa del sistema non subisce un'accelerazione.

Osservando le forze verticali, in direzione y, che agiscono sul solo sistema box e applicando la seconda legge di Newton, si ottiene $ R _ {\ rm be} - W _ {\ rm be} = 0 $ e l'equazione equivalente per le forze verticali che agiscono su la persona & sistema terrestre è $ R _ {\ rm eb} - W _ {\ rm eb} = 0 $ quindi la scatola e la terra non accelerano in verticale, direzione y.

Ora considera le forze che agiscono sulla scatola nella direzione x e applica la seconda legge di Newton $ F _ {\ rm be} - X _ {\ rm bh} = m _ {\ rm b} a _ {\ rm b} $ dove $ m _ {\ rm b} $ è la massa della scatola e $ a _ {\ rm b} $ è la sua accelerazione.
Ora, se il lato sinistro di questa equazione è zero, la scatola potrebbe essere ferma o in movimento a velocità costante.
Se il lato sinistro dell'equazione non è zero, la scatola accelererà e se la forza sulla scatola dovuta alla mano ha una grandezza maggiore della forza di attrito sulla scatola dovuta alla terra, la scatola accelererà a sinistra .
Quindi, anche se tutte queste coppie della terza legge di Newton presumibilmente si annullano a vicenda, non lo fanno perché agiscono su corpi diversi.

Per il sistema della mano l'equazione del movimento è $ X _ {\ rm hb} - Y _ {\ rm he} = 0 $ che significa che l'entità della forza sulla scatola dovuta alla mano $ X _ {\ rm bh } $ è uguale alla grandezza della forza sulla terra di & a causa della mano $ Y _ {\ rm eh} $.

E, naturalmente, anche se notereste l'effetto perché la terra è così massiccia, la persona e il sistema terrestre di massa $ m _ {\ rm e} $ subirebbero un'accelerazione $ a _ {\ rm e} $ in una direzione opposto a quello della scatola data dall'equazione $ Y _ {\ rm eh} - F _ {\ rm eb} = m _ {\ rm e} a _ {\ rm e} $.

Nota che l'entità della forza del sistema terrestre della persona & è esattamente uguale all'entità della forza sul sistema di scatole.

Le forze possono annullarsi solo quando agiscono sullo stesso oggetto.Tutte le coppie azione-reazione identificate dalla terza legge di Newton agiscono reciprocamente, il che significa che se una delle forze agisce dall'oggetto A sull'oggetto B, allora la forza di reazione agisce dall'oggetto B sull'oggetto A, che non può annullare poiché agiscono su oggetti diversi.

Pensa alla "a" in F = ma come alla velocità istantanea di variazione della velocità, ovvero alla velocità con cui la velocità cambia in un istante. In termini di calcolo, a è la derivata di v (t), dove t rappresenta il tempo ev (t) = at.

Nel momento in cui inizi a spostare quella scatola, stai creando una forza, perché la velocità allora sta cambiando istantaneamente. In qualsiasi momento, puoi ridurre la forza in modo che sia uguale alle forze opposte, in quel momento la "forza netta", la somma delle suddette forze, diventa zero.

Quindi, se stai spingendo quella scatola, a un certo punto devi aver causato l'accelerazione di quella scatola. L'accelerazione potrebbe essere stata impercettibile, ma deve essere stata lì, altrimenti non ci sarebbe stato alcun cambiamento nella velocità.

Quando spingi un oggetto, è vero che l'oggetto ti spinge indietro con la stessa forza. Tuttavia, questo non significa che la forza che stai esercitando sul corpo sia stata annullata. L'oggetto continuerà a sperimentare la spinta e così faresti tu dall'oggetto che viene spinto. In un certo senso sono 2 forze separate, ciascuna che agisce su un oggetto separato.

Per comprendere meglio il concetto immagina di spingere il tuo amico e il tuo amico a respingerti con la stessa forza. Solo perché le forze sono uguali e opposte in grandezza, non significa che ti senti a tuo agio. Senti dolore ai muscoli perché c'è una forza che agisce sulle tue braccia che sollecita i tuoi muscoli.

In termini scientifici, devi vedere il corpo spinto in isolamento. La forza che stai esercitando sul corpo è "tangibile" e lo fa muovere una volta superata la forza di attrito.

Questo è il motivo per cui i problemi relativi alle leggi del movimento di Newton vengono risolti utilizzando "diagrammi a corpo libero". Ciò richiede essenzialmente di etichettare tutte le forze che agiscono su un corpo e quindi trovare la "forza netta", utilizzando l'algebra vettoriale. Questa forza netta viene quindi equiparata al prodotto della massa e all'accelerazione che questa forza netta sta creando, per trovare l'ignoto nell'equazione. Questa è anche la seconda legge del moto di Newton che viene utilizzata per rispondere a problemi come questo (Net Force = ma)

Ho creato questi 2 video che ti offriranno maggiore chiarezza-

Seconda legge del moto di Newton

Terza legge del moto di Newton

Quando dici, applico la forza, sulla scatola di fiammiferi e la scatola di fiammiferi mi applica la forza, quindi le forze si annullano, queste forze sono su due corpi diversi, hanno un'accelerazione diversa perché la scatola di fiammiferi rimanga a riposo,le forze su di lui dovrebbero essere annullate, puoi pensarlo usando le formule di Newton, supponiamo che la scatola di fiammiferi abbia una massa di 5 kg e applichi una forza di 5N che produce a = 1 m / s ^ 2 ora per produrre la stessa accelerazione, per te (diciamoil tuo peso è di 60 kg), la forza dovrebbe essere di 60 N quindi sei in posizione di riposo. questo è il modo migliore per spiegarlo. Grazie

Questo è un dubbio davvero valido e la maggior parte di noi lo ha in mente mentre cerca di capire la terza legge di Newton. Ora sì, $ \ vec {F_1} = - \ vec {F_2} $ è valido e le forze qui sono una coppia di reazione di azione che agisce in direzione opposta con la stessa grandezza .

Allora perché un corpo non rimane in equilibrio?

Queste forze (la coppia di azione e reazione) agiscono su corpi diversi e non sullo stesso corpo. Si dice che un corpo sia in equilibrio se due forze che agiscono sullo stesso corpo si annullano a vicenda, ma non è questo il caso qui. Quindi quando rappresentiamo la terza legge di Newton scriviamo $$ \ vec {F_ {12}} = - \ vec {F_ {21}} $$ che significa forza sul corpo $ 1 $ dovuto al corpo $ 2 $ è uguale al negativo della forza sul corpo $ 2 $ a causa del corpo $ 1 $

Non vedo come questa sia considerata una buona domanda visto quanto sia ovvia la risposta.La terza legge di Newton è in effetti una delle ragioni per cui così tante cose si muovono.Se non fosse per questo saresti in grado di spingere qualcosa senza doverti muovere.Alcune cose vengono spostate (dall'essere stazionarie) più o meno facilmente a seconda della loro inerzia ..

azione e reazione Dipende dal telaioeg: se spingi la scatola di fiammiferi con le dita tenute su un tavolo, dal telaio della scatola di fiammiferi, dobbiamo vedere solo quelle forze che agiscono ON sulla scatola di fiammiferi, non quelle forze quella scatola di fiammiferi applica cioè la forza di reazione alle tue dita Quindi, dal telaio della scatola di fiammiferi, le forze che agiscono sulla scatola di fiammiferi sono: la tua spinta, mg verso il basso e la normale reazione dal tavolo, ecco perché si muove