Если я сижу в кресле на колесиках, и кто-то давит на спинку моего стула с достаточной силой, он будет катиться по земле. Однако, если я нажму на спинку стула с такой же силой, стул не сдвинется. Почему?
Потому что, когда вы толкаете стул, вы также тянете его в противоположном направлении, даже не осознавая этого.
Например, я просто попытался оттолкнуть спинку стула, на котором сижу, но для этого мне пришлось держаться за сиденье стула. И если бы я слетел со стула, он бы сдвинулся, но я бы на нем больше не сидел.
Как уже говорили другие, это следствие сохранения импульса. Чтобы толкнуть стул вперед, нужно что-то еще толкнуть в другом направлении.
Представьте, что человек, толкающий вас, одет в носки и стоит на скользком полу, пока толкает вас. Их ноги могут выскальзывать из-под них, и они будут отталкиваться назад, в то время как вас толкают вперед. Это третий закон Ньютона: если вы толкаете что-то вперед, вы одновременно толкаете себя назад. Мы не всегда замечаем это, потому что можем опереться о землю, но эффект есть всегда.
Итак, если вы сидите на стуле и толкаете стул вперед, вы толкаете стул вперед, но в то же время ваша рука толкается назад. Ваша рука соединена с остальным телом, которое соединено со стулом, и, в конце концов, все это толкается назад так же сильно, как и вперед. Вот почему вы не можете заставлять себя.
Что вы можете сделать, так это сесть на стул и толкнуть стену. Вы толкаете стену назад, и вас одновременно толкают вперед — третий закон Ньютона. Стена предположительно упирается в пол и другие стены, поэтому вы не увидите, как она движется, но вы будете двигаться вперед.
Другими словами, чтобы двигаться, вам нужно взаимодействие с внешним объектом. Стена — это внешний объект, когда речь идет о вас и стуле, поэтому вы можете использовать ее, чтобы подтолкнуть себя вперед. Другой человек также является внешним объектом. Пол тоже есть, так что вы можете двигаться вперед, если сможете взаимодействовать с полом. Но если у вас нет никаких внешних объектов, вы можете двигать различные части своего тела, но вы не сможете двигать в среднем — что-то всегда будет двигаться назад точно так же, как что-то вперед. Технически мы говорим, что центр масс остается на одном месте (или, если он двигался, продолжает двигаться с той же скоростью).
Если вы сидите на стуле и толкаете его с такой же силой, это не внешняя сила. Закон движения Ньютона: если на тело не действует внешняя сила, оно останется в неизменном состоянии. Так стул не сдвинется. Ваша действующая сила является внутренней силой.
Если у вас нет контакта с полом и стенами вне стула, кроме как через колеса стула, вы не сможете выполнить требование третьего закона Ньютона в отношении пола и стен, кроме как через колеса стула.
Вы можете толкать любую часть стула, какую хотите, но равная и противоположная сила, толкающая вас по полу, будет проявляться только в том случае, если вы будете толкать сами колеса.
На самом деле, если не учитывать трение между вами и вашим другом, толкающим стул, о землю, скорость стула может быть любой, но она останется постоянной. Дело в том, что сила, которую вы прикладываете к стулу, равна и противоположна силе, приложенной вашим другом, поэтому общая сила (результирующая сила) равна нулю. Зная, что сила равна массе, умноженной на ускорение, мы находим, что в этом случае ускорение стула равно нулю, а это означает, что его скорость остается постоянной.
Теперь, если ваш стул на самом деле останавливается, это происходит потому, что ваши ноги не идеально скользят по земле, возникает трение, которое добавляет дополнительную силу с вашей стороны и со стороны вашего друга, пока стул не остановится полностью, и в этом случае эта дополнительная сила равны.
Qмеханик