Найти в Дзене
⚡ Инженерные Знания

Парадокс телеги и лошади или зачем тут Ньютон

При разборе третьего закона Ньютона мы выяснили, что тело, на которое воздействует некоторая сила, давит на объект, приложивший эту нагрузку с той же силой по модулю, но противоположной по направлению.

Вроде бы тут всё логично. Ударил мячик по стенке и отскочил от неё в противоположном направлении. В момент удара мячик воздействовал на стену, которая с той же силой ударила мячик. Из жизненной практики именно это и следует.

Третий закон Ньютона схема
Третий закон Ньютона схема

Но есть здесь одна маленькая погрешность в понимании. Этот пример часто приводят школьникам учителя физики на уроках и многие школьники плывут. При беглом рассмотрении вопроса и правда можно запутаться.

Представим себе классическую ситуацию. Лошадь запряжена в телегу и собирается тронуться с места. Однако, исходя из формулировки третьего закона Ньютона лошадь воздействует на телегу с той же силой, что и телега воздействует на лошадь, система окажется в равновесии без воздействия некоторых внешних сил. Например, такой внешней силой может стать толчок конюха или горочка, под которую телега покатится.

При попытке применить третий закон Ньютона "в лоб" вы получите именно такой ответ. Телега действительно не должна трогаться с места, потому что насколько бы сильно лошадь её не тянула, телега всегда будет тащить лошадь обратно с той же силой. Но ведь в нашей жизни телеги почему-то ездят вполне спокойно и никакой третий закон Ньютона не работает?

Телега и лошадь
Телега и лошадь

Злые языки сказали бы, что "Мы же говорили, законы Ньютона не работают!" Эта штука называется в физике парадоксом телеги и лошади.

На самом же деле всё намного проще и сложнее одновременно. Когда мы рассматриваем лошадь с телегой, это совершенно разные системы со своими собственными треугольниками сил. Это не лошадь тянет телегу, это система "телега" и система "лошадь" взаимодействуют друг с другом. Результатом этого взаимодействия становится движение телеги вперед. При таком раскладе и третий закон Ньютона продолжит работать, и физическая правильность процесса сохраняется.

Для того, чтобы понять это правильно, разрисуйте треугольники сил не для всей воображаемой системы "телега-лошадь", а для каждой по отдельности. В результате вы прямо на бумаге с чертежом увидите как именно всё это работает и откуда появляется движение.

Из всего сказанного следует, что при изучении законов Ньютона очень важно понимать к какому телу и в какой точки сила была приложена. Это избавит вас от досадных ошибок и мнимых парадоксов при познании механики окружающего мира. Кстати говоря, в пояснении к третьему закону, сам Ньютон в той или иной форме обозначает важность осознания понятия "точка приложения силы". Соответственно, любое иное описание ситуации является ошибкой понимания.