2.3 Newtonin 3. laki

Tarkastelemme vielä kerran avaruusalusta. Klikkaa flash-objektin sisällä, jotta se voi reagoida näppäimiin.

Käynnistä aluksen moottori painamalla pienen hetken nuoli ylös-näppäintä. Sininen voimavektori kuvaa palamiskaasujen alukseen kohdistamaa työntövoimaa. Keltainen voima taas on voima, jolla alus työntää palamiskaasuja itsestään poispäin. Nämä voimat ovat yhtäsuuret ja se näkyy voimavektorien pituudesta.

Siis:
-alus vaikuttaa palamiskaasuihin tietyllä voimalla
-palamiskaasut vaikuttavat alukseen yhtäsuurella, vastakkaissuuntaisella voimalla.

Newtonin 3. laki sanoo tämän yleisesti:

Jos kappale A vaikuttaa kappaleeseen B tietyllä voimalla, niin kappale B vaikuttaa kappaleeseen A yhtä suurella vastakkaissuuntaisella voimalla.

Huomaa, että nämä ns. voima ja vastavoima eivät kumoa toisiaan, koska ne kohdistuvat eri kappaleisiin.

Esim 1. Kaksi autoa ajaa vastakkaisiin suuntiin ja törmää toisiinsa. Tarkastelemme autojen toisiinsa kohdistamia voimia. Paina "käynnistä liike"-painiketta.

Törmäyksessä mummon vanha kevyt auto kohdistaa painavampaan vanhaan amerikkalaiseen avoautoon yhtä suuren voiman kuin tämä mummon autoon. Tämä näkyy voimavektorien yhtä suurena pituutena törmäyksen aikana.

Törmäyksen jälkeen autot pysähtyvät vähitellen törmäykseen kuulumattomien ulkoisten kitkavoimien vuoksi.

Esim. 2 Pallo on kahden narun varassa kuvan mukaisesti. Mitkä voimat vaikuttavat palloon ja mitkä ovat näiden voimien vastavoimat?

Palloon vaikuttaa siis
-Maan vetovoima G
-narun jännitysvoima T₁ eli voima, jolla naru vetää palloa vasemmalle
-toisen narun jännitysvoima T₂ eli voima, jolla naru vetää palloa oikealle.

Vastavoimat ovat
-voima, jolla pallo vetää Maata
-voima, jolla pallo vetää narua oikealle
-voima, jolla pallo vetää toista narua vasemmalle.

Esim. 3 Pohdi seinään kiinnitetyn narun varassa roikkuvaan palloon vaikuttavia voimia ja niiden vastavoimia. Painikkeella voit näyttää/piilottaa nämä voimat.

Palloon vaikuttaa siis
-Maan vetovoima G
-seinän tukivoima N
-narun jännitysvoima T

Huom ! Oikeasti seinän tukivoima kohdistuu pallon ja seinän kosketuskohtaan, mutta sen voi asettaa alkamaan myös kappaleen (pallon) keskipisteestä.

Vastavoimat ovat
-voima, jolla pallo vetää Maata
-voima, jolla pallo painaa seinää
-voima, jolla pallo vetää narua.

Esim. 4 Tikkaat nojaavat seinään. Tutkimme tikkaisiin vaikuttavia voimia ja niiden vastavoimia. Tikkaiden yläpään ja seinän välinen kitka oletetaan merkityksettömäksi, mutta maanpinnan ja tikkaiden alapään välillä on kitkaa.

Tikkaisiin vaikuttaa
-Maan vetovoima G
-seinän tukivoima N
-Maan tukivoima T
-kitkavoima maanpinnan ja tikkaiden alapään välillä

Vastavoimat ovat
-voima, jolla tikkaat vetää Maata
-voima, jolla tikkaat painaa seinää
-voima, jolla tikkaat painaa maata
- voima, jolla tikkaat työntävät maanpintaa oikealle.

Esim. 5

Tutkimme kahden saranan varassa olevaan oveen vaikuttavia voimia. Kuvassa on myös valkoinen tekstikenttä, johon saamme opastavaa tekstiä.