Почему нормальная сила не совпадает с третьим законом Ньютона?

Да, вы запутались. С самого начала объект А не оказывает гравитационной силы на Б. И меня смущает то, что вы подразумеваете под «противодействующей силой».

При выполнении этих анализов обязательно определите свою систему и сосредоточьтесь на одной системе за раз. Всегда помните, что у силы есть объект и агент. Объект не может применить силу к себе, чтобы ответить на один из ваших вопросов. На объект А действуют две силы: гравитационная (агент — Земля) и нормальная сила (агент — Б). Поскольку объект А покоится, ускорение отсутствует. Таким образом, второй закон Ньютона говорит нам

Третий закон Ньютона говорит нам, что сила А на В равна по величине, но противоположна по направлению силе В на А Каждый объект действует на другой с нормальной силой.

Второй закон — это утверждение о том, как отдельный объект реагирует на воздействующие на него силы. Третий закон представляет собой формулировку соотношения между силами, действующими на два объекта .

Термин нормальная реакция используется, когда сила направлена ​​под прямым углом к ​​поверхности и «реагирует» на присутствие одного объекта, касающегося другого объекта.
Такие силы создаются для предотвращения прохождения одного объекта через другой объект и создаются за счет того, что каждый из объектов (слегка) сжимается, когда они соприкасаются.

Помните, что когда вы применяете третий закон Ньютона:

• Силы должны действовать на разные объекты
• Силы должны быть одного типа: бесконтактные (гравитационные, электростатические и т. д.) или контактные (соприкасание объектов).

В вашем примере статического равновесия может возникнуть путаница, потому что вы имеете дело с четырьмя силами, каждая из которых имеет одинаковую величину:

• Гравитационное притяжение объекта А за счет объекта Б (земля и Земля),$mg$, то есть вниз.
• Гравитационное притяжение объекта B за счет объекта A ,$mg$, то есть вверх.

Эти две силы являются парой третьего закона Ньютона.

• Контактная сила на объекте A из-за объекта B ,$mg$, которая направлена ​​вверх и называется нормальной реакцией на объект А, обусловленной объектом Б.
• Контактная сила на объекте B из-за объекта A ,$mg$, которая направлена ​​вниз и называется нормальной реакцией на объект В, обусловленной объектом А.

Эти две силы являются парой третьего закона Ньютона.

Гравитационное притяжение к объекту A из-за объекта B и нормальная реакция на объект A из-за объекта B являются двумя силами равной величины, действующими в противоположных направлениях, но не являются парой третьего закона Ньютона, потому что:

• Обе силы действуют на объект А.
• Одна сила бесконтактная, а другая контактная.
• Если бы объект А не касался объекта В, гравитационная сила все еще существовала бы, а сила контакта — нет.

Суммарная сила на объекте А (гравитационная и контактная из-за В) равна нулю, а результирующая сила к объекту В (гравитационная и контактная из-за А) равна нулю.

Обновление с диаграммой, которую я создал ранее.

Вот оно:

Здесь действуют две пары сил третьего закона Ньютона:

Притяжение (всей) Земли к объекту = – Притяжение объекта к (всей) Земле

Контактное усилие пола на объекте = – Контактное усилие объекта на полу

Таким образом, Третий закон Ньютона не устанавливает никакой связи между (гравитационным) притяжением Земли к объекту (назовем его W ) и восходящим толчком (назовем его F ) пола на объект.

Действительно, W и F не обязательно равны и противоположны. Например, если предмет падает на пол с высоты, во время удара будет короткий период, когда F больше, чем W.

Однако через короткое время F станет равной и противоположной W. Мы знаем это, потому что объект будет оставаться в покое на полу и, следовательно, не будет воздействовать на него результирующей силой.

Возможно, вам не захочется читать то, что следует далее. Он более глубоко проникает в происходящее, но обычно это не объясняется в учебниках, и вам это может показаться слишком странным...

Как могло случиться, что F равно W и противоположно ему ? Помните, что это НЕ следует из третьего закона Ньютона. Что еще более странно, так это то, что объект с удвоенной массой (и, следовательно, подвергающийся воздействию W вдвое большей величины) должен также испытать на себе равную и противоположную F — если только пол не поддается! Как пол умудряется создавать силу, всегда равную W и противоположную ей?? На ответ уже намекнули: «если только пол не поддастся» было не совсем шуткой… Даже если пол на самом деле не поддается, он немного деформируется. Чем тяжелее объект, тем сильнее деформируется пол, и объект немного смещается вниз. Чем больше деформируется пол, тем большую силу он воздействует на объект (подобно тому, как пружина оказывает тем большее усилие, чем больше она растянута). Объект достигает равновесия , когда пол деформируется настолько, что F становится равным и противоположным W. [Вероятно, вы не увидите деформации пола; мы надеемся, что половицы достаточно толстые, чтобы не сильно деформироваться, но есть методы (например, с использованием интерференции света), которые ясно покажут деформацию.]

Предположим, что B — это земля.

А действует на В с силой (гравитация), а В действует с такой же противоположной силой на А (гравитация). В точке, где А ударяется о поверхность и прекращает ускоряться, В прикладывает вторую силу к А, А прикладывает вторую равную и противоположную силу к В.

Эта вторая сила является источником путаницы. Она равна и противоположна гравитации, потому что она останавливает ускорение обоих объектов (по известным причинам). Оно действует вверх на А и вниз на В.

Путаница, возможно, возникает из-за того, что гравитацию и норму рассматривают как силы, действующие парами. Их нет, нормальная сила может действовать на А отдельно на В, но, как сказал Гарып, силы всегда приходят парами. В этом случае нормальная сила обеспечивается В. Нормальная сила может быть любой, она не обязательно равна силе тяжести. Здесь выводится гравитация, потому что объекты А и В не ускоряются.

Это может немного сбить с толку, так как иногда есть различимые силы, разбитые на две категории: действительные и эффективные. Сумма действующих сил должна быть равна сумме действующих сил. В этом случае нормальной силой является действующая сила, приложенная к блоку со стороны пола. Эта сила является третьим законом Ньютона. Это равная и противоположная сила, действующая на блок со стороны пола. Эта противодействующая сила по существу создается также из второго закона Ньютона, F=ma, где а — гравитация.

Нормальная сила всегда будет действовать перпендикулярно поверхности и равна mg.