Как выполняется третий закон Ньютона, когда брусок, лежащий на столе, ломает стол?

Предположим, что на столе лежит блок некоторой массы. Но вместо того, чтобы оставаться на столе в покое, он пробивает стол. Как здесь работает третий закон Ньютона?

Если блок покоится на столе, то толчок блока на стол под действием его веса и нормальная сила стола на блок являются силами действия-противодействия. Но как насчет этого случая?

Закон третей Ньютона по-прежнему действует, но теперь части стола и бруска движутся вниз с ускорением. Сил меньше, но они все равно равны. Можете ли вы объяснить более подробно, с каким аспектом проблемы вы боретесь?
Я не могу понять, как блок пробивает стол, если сила, приложенная блоком и столом друг к другу, одинакова.

Ответы (5)

Закон по-прежнему действует, но мы должны быть осторожны с силами. Если книга имеет массу м , мы не можем просто сказать, что книга применяет силу Ф "=" м г . Если бы стол сломался, то была бы какая-то максимальная сила, которую он мог выдержать, которая была бы меньше м г .

Важно помнить, что сумма сил, действующих на объект, равна 0, только если этот объект не ускоряется. На самом деле всегда равно м а , где а есть ускорение объекта. Мы пишем это Ф "=" м а , с то, как мы записываем, суммируя все. Просто случается, что если объект не ускоряется (мы говорим «в покое») Ф "=" м 0 "=" 0

Таким образом, реальность в вашем сценарии такова, что стол толкается вверх с некоторой силой, равной той силе, которую он мог бы приложить, не сломавшись. Это меньше, чем м г , поэтому в результате книга ускоряется. Третий закон Ньютона выполняется.

Теперь очень скоро эта книга начнет приближаться к атомам в таблице. Чтобы понять, что происходит после точки разрушения, мы не можем рассматривать стол как единое целое — скорость разных частей может быть разной и будет разной во время разрушения. Мы можем анализировать отдельные куски дерева, а можем пойти на крайние меры и посмотреть на силы, действующие на атомы. Но это все выходит за рамки вашего вопроса. Фундаментальный ответ заключается в том, что сумма сил не обязательно должна быть равна нулю, если только объект не ускоряется.

И на многие из этих вопросов можно ответить, если вспомнить, что есть много операций, которые мы считаем «мгновенными», но таковыми не являются. Если книга падает на стол и БУМ! издает громкий звук, мы говорим, что в это время он «ударился» о стол. Но если вы посмотрите в замедленном темпе, вы увидите, что было много изгибов и колебаний, которые позволяли этому «удару» работать в соответствии с законами Ньютона. Например, в таких случаях таблица не может сразу "сломаться". На самом деле это длинная серия более мелких движений, которые в течение нескольких миллисекунд приводят к тому, что мы называем «разрывом».

Я не могу понять, как книга может приложить силу в мг , а стол приложить только максимально выдерживаемую силу. Если стол прикладывает определенную силу к книге, то, согласно закону, книга также должна прикладывать такую ​​же силу к столу. Кроме того, к тому, что вы сказали в первом абзаце, если книга ускоряется, ей придется приложить силу, превышающую максимально выдерживаемую силу, чтобы прорваться, верно? Не могли бы вы немного прояснить это?
@AxSmasher, в книге не применяется сила м г к столу.
@AxSmasher BowlOfRed прав. Книга не применяет силы м г . Спросите себя, почему вы считаете, что это необходимо. Это не является непосредственным следствием третьего закона Ньютона. Сила стола, действующая на книгу, не является силой, противодействующей силе тяжести. Сила стола, действующая на книгу, есть сила отталкивания книги на стол. Вот и все.
Проблема, с которой вы сталкиваетесь, действительно распространена. Вас учат, что все силы равны. Ну в данном случае их абсолютно нет. В описанном вами сценарии должны быть ускорения. Я думаю, путаница происходит из-за того, как мы должны учить. Обычно мы сначала обучаем статическим ситуациям — ситуациям без движения и, следовательно, без ускорения. В этих ситуациях сумма сил, действующих на любой объект, равна 0. Затем мы изучаем 3-й закон Ньютона, который гласит, что каждая сила имеет равную и противоположную силу противодействия.
И чрезвычайно легко смешать их вместе и попытаться применить правила статики просто потому, что мы увидели силу реакции. Но мы не можем. Сценарий, который вы даете, является абсолютно динамическим с ускорениями, и мы не можем применить правила статики... но мы можем применить 3-й закон Ньютона.
Я понял, я неправильно смотрел на это... спасибо
Я считаю, что всегда полезно подумать о реальности ситуации, даже если эта физическая задача постулирует совершенно жесткий стол. Думайте о столе как о связке больших жестких пружин (которым он и является), книга не вызывает существование реактивной силы, вместо этого изгиб стола создает силу. Что происходит, когда вы кладете книгу на стол, так это то, что, когда книга падает, она также сгибает стол. Если стол достаточно прочен, он создаст достаточно сильную силу, чтобы остановить книгу; если он недостаточно прочен, он продолжает гнуться, пока не сломается.

В случае, когда таблица выполняется, у нас есть много информации:

  • Книга не ускоряется
  • Книга имеет массу м
  • Единственные вертикальные силы, действующие на книгу, — это гравитация и нормальная сила от стола.

Учитывая отсутствие ускорения, мы знаем, что сумма полных вертикальных сил, действующих на книгу, должна равняться нулю, а Ф Н "=" м г . Вес книги полностью выдерживает стол. Сила книги на столе и сила стола на книге равны по величине.

Когда книга прорывается сквозь стол, первое предположение перестает быть верным. Суммарные силы, действующие на книгу, больше не равны нулю. Гравитация осталась прежней, поэтому единственное, что могло измениться, — это нормальная сила от стола. Вместо того, чтобы оставаться равным м г , нормальная сила меньше.

Это не проблема для третьего закона Ньютона. Сила, которую книга оказывает на стол, также меньше.

Всегда существует некоторая степень деформации материала, когда два объекта прижимаются друг к другу силой. В этом случае деформация материала стола превышает его конструктивную целостность, поэтому он ломается. Теперь ваша пара «действие-реакция» — это блок, падающий на Землю, и Земля, падающая на блок. Поскольку масса Земли намного больше массы блока, движение Земли незначительно, но не равно нулю.

Может быть полезно придумать аналогию, например, с армрестлингом или перетягиванием каната.

На протяжении большей части матча оба бойца могут применять одинаковую силу, а движение отсутствует (на практике трудно быть последовательным, поэтому будут некоторые колебания туда-сюда, но мы можем упростить это). Но в конце концов один из них ослабнет больше, чем другой; когда силы станут значительно неуравновешенными, более сильный игрок (и) преодолеет более слабого, и матч закончится.

Вот что происходит между блоком и столом. Гравитация прикладывает к блоку направленную вниз силу, в то время как жесткость стола противодействует этому, поэтому движения нет. Но постоянная сила, приложенная к столу, медленно разрушает связи, обеспечивающие его жесткость. Если это будет продолжаться достаточно долго, будет разорвано столько связей, что стол не сможет обеспечить равную восходящую силу. Гравитация выигрывает матч, и блок пробивает.

сначала вы должны понять силы реакции действия книги, хранящейся на столе ... давайте проверим. 1) Земля притягивает книгу с силой мг, а книга притягивает землю с той же силой мг ... (2). Стол притягивает книгу, а книга притягивает стол... теперь, к сожалению, когда земля прикладывает силу к книге мг, а книга прикладывает силу мг, но книга притягивается к земле из-за меньшей массы, и земля остается на своем месте. книга упала на землю стол потревожил книгу ... но теперь книга притягивается мг землей ... так что сила прикладывается к столу за книгой и такое же количество силы прикладывается столом к ​​книге ... но Земля по-прежнему ускоряет книгу на мг, а прочность стола на разрыв меньше, чем мг, поэтому стол сломался, и книга притягивается к земле...

Давайте рассмотрим этот случай в космосе..где никакая гравитация теперь не держит книгу на столе...чем есть только пара противодействия в действии, стол притягивает книгу, а книга притягивает стол...это все..бро, я думаю ты получаешь ответ...

Как сейчас написано, ваш ответ неясен. Пожалуйста, отредактируйте , чтобы добавить дополнительные сведения, которые помогут другим понять, как это относится к заданному вопросу. Дополнительную информацию о том, как писать хорошие ответы, можно найти в справочном центре .