نیرو و قانون‌های نیوتون28 از 1013 دقیقه مطالعه

کنش و واکنش

شناگرها در مسابقه، سرِ هر دور، با پا دیواره‌ی استخر را محکم به عقب هل می‌دهند و مثلِ فنر به جلو پرتاب می‌شوند. شناگر دیوار را به عقب هل داد؛ پس چه چیزی او را به جلو هل داد؟

نیروها جفت‌جفت می‌آیند

وقتی با دست دیوار را هل می‌دهید، حس می‌کنید دیوار هم دستتان را هل می‌دهد. در هر برهم‌کنشِ دو جسم، دو نیرو وجود دارد: نیرویی که جسمِ اول به دومی وارد می‌کند و نیرویی که دومی به اولی وارد می‌کند. یکی را کُنش و دیگری را واکنش می‌نامیم (کدام را کنش بنامیم فرقی نمی‌کند).

نیوتون رابطه‌ی این دو نیرو را چنین بیان کرد: «هرگاه جسمی به جسمِ دیگر نیرو وارد کند، جسمِ دوم نیز به جسمِ اول نیرویی هم‌اندازه، ولی در خلافِ جهت، وارد می‌کند.» این قانونِ سومِ نیوتون است. پس شناگر دیواره را به عقب هل می‌دهد و دیواره هم، به همان اندازه، شناگر را به جلو.

شناگری زیرِ آب که پاهایش را به دیواره‌ی استخر زده است؛ پیکانی از پای او رو به دیواره و پیکانی هم‌اندازه از دیواره رو به شناگر کشیده شده است.

این جفت‌نیروها همیشه:

هم‌اندازه‌اند؛
در خلافِ جهتِ هم‌اند؛
هم‌زمان پیدا می‌شوند و هیچ‌کدام بدونِ دیگری وجود ندارد؛
به دو جسمِ جدا وارد می‌شوند.

همین نکته‌ی آخر مهم است: کنش و واکنش همدیگر را خنثی نمی‌کنند، چون هر کدام روی جسمِ دیگری اثر می‌گذارد.

بی‌تماس هم همین است

قانونِ سوم فقط برای هل دادن و کشیدنِ با دست نیست. اگر قطب‌های همنامِ دو آهنربا را به هم نزدیک کنید، هر کدام دیگری را به یک اندازه دور می‌کند. زمین سیب را با وزنش پایین می‌کشد و سیب هم زمین را با همان نیرو بالا می‌کشد؛ فقط جرمِ زمین آن‌قدر زیاد است که شتابش دیده نمی‌شود. موشک گازِ داغ را با فشار به پایین می‌راند و گاز موشک را به بالا؛ برای همین موشک در فضای خالی هم کار می‌کند.

کدام بیشتر حرکت می‌کند؟

دو دانش‌آموز روی اسکیتِ چرخ‌دار روبه‌روی هم ایستاده‌اند و کفِ دست‌هایشان را به هم می‌زنند و هل می‌دهند. هر دو از هم دور می‌شوند، چون هر کدام نیرویی از دیگری گرفته است. این دو نیرو هم‌اندازه‌اند. اما اگر یکی ۴۰ کیلوگرم و دیگری ۸۰ کیلوگرم باشد، طبقِ قانونِ دوم، سبک‌تر شتابی دو برابر می‌گیرد و تندتر دور می‌شود.

دو نوجوان روی اسکیتِ چرخ‌دار که کفِ دست‌هایشان را به هم فشار داده‌اند، یکی ریزنقش و دیگری درشت؛ پیکان‌های هم‌اندازه از هر کدام رو به دیگری، و زیرِ پای هر کدام پیکانی که جهتِ حرکتش را نشان می‌دهد و زیرِ پای ریزنقش بلندتر است.

همین را در تصادفِ یک کامیون و یک خودروی کوچک هم می‌بینیم: هر دو نیروی هم‌اندازه می‌خورند، اما خودروی سبک‌تر شتابِ خیلی بیشتری می‌گیرد و سرنشینانش بیشتر آسیب می‌بینند.

در خانه امتحان کنید

بادکنکی را باد کنید و دهانه‌اش را با دست بگیرید. بعد رهایش کنید. هوا به کدام طرف بیرون می‌زند و بادکنک به کدام طرف می‌رود؟ کنش و واکنش را در آن پیدا کنید.

واژه‌های این درس

کنش و واکنش - دو نیرویی که دو جسم در یک برهم‌کنش به هم وارد می‌کنند.
قانونِ سومِ نیوتون - کنش و واکنش همیشه هم‌اندازه و در خلافِ جهتِ هم‌اند و به دو جسمِ جدا وارد می‌شوند.

ایده‌ی اصلی

نیروها همیشه جفت‌جفت‌اند. اگر جسمی به جسمِ دیگر نیرو وارد کند، دومی هم نیرویی هم‌اندازه و در خلافِ جهت به اولی وارد می‌کند. این دو نیرو به دو جسمِ جدا وارد می‌شوند و همدیگر را خنثی نمی‌کنند.