Cele mai importante aspecte ale lecției
Principiul acțiunii și reacțiunii: Orice interacțiune se produce prin două forțe opuse: \(\vec{F}_1 = -\vec{F}_2\).
Proprietăți cheie:
Proprietăți cheie:
- Forțele au aceeași direcție, aceeași mărime (\(F_1 = F_2\)) și sensuri opuse;
- Apar simultan;
- Acționează pe corpuri distincte, prin urmare nu se anulează reciproc.
Dacă un corp acționează asupra altui corp cu o forță, numită acțiune, cel de-al doilea corp acționează asupra primului cu o forță egală în modul și de sens opus, numită reacțiune.
\[ \vec{F}_1 = -\vec{F}_2 \]
Mărimile celor două forțe sunt egale: \( F_1 = F_2 \)
Oricare dintre cele două forțe poate fi considerată acțiune, cealaltă devenind automat reacțiune.
Un corp \(A\) exercită asupra corpului \(B\) o forță de acțiune \(\vec{F}_1\) de mărime \(18\text{ N}\). Ce mărime are forța de reacțiune \(\vec{F}_2\) exercitată de corpul \(B\) asupra corpului \(A\)?
Conform principiului acțiunii și al reacțiunii, forța de reacțiune este egală în modul cu acțiunea:
\[ F_2 = F_1 = 18\text{ N} \]
Forța are aceeași direcție, dar sens contrar.
Aceeași direcție: Acțiunea și reacțiunea acționează de-a lungul aceleiași drepte.
Aceeași mărime: Forțele au module egale (\(|\vec{F}_1| = |\vec{F}_2|\)).
Sensuri contrare: Forțele sunt orientate în direcții opuse.
Simultaneitate: Acțiunea și reacțiunea apar și dispar întotdeauna în același timp.
Puncte de aplicație diferite: Acțiunea și reacțiunea acționează pe corpuri diferite. Din acest motiv, ele nu se anulează reciproc și nu se pot compune pentru a calcula o rezultantă pe același corp.
Când un copil trage vertical de mânerul unui geamantan cu o forță \(\vec{F}_1\) orientată în jos, geamantanul reacționează asupra mâinii copilului cu o forță \(\vec{F}_2\) de aceeași mărime, orientată vertical în sus.
Principiul se verifică experimental utilizând două dinamometre ușoare și identice, cuplate prin intermediul cârligelor pe un plan orizontal.
Trăgând de oricare dintre dinamometre, ambele indică aceeași valoare:
\[ \vec{F} = -\vec{F'} \]
unde \(\vec{F}\) este forța cu care dinamometrul 2 acționează asupra dinamometrului 1, iar \(\vec{F'}\) este forța cu care dinamometrul 1 acționează asupra dinamometrului 2.
Dacă dinamometrul 1 indică o valoare de \(6\text{ N}\), ce valoare va indica dinamometrul 2 cuplat cu acesta?
Dinamometrul 2 va indica exact aceeași forță, adică \(6\text{ N}\), deoarece forțele de interacțiune sunt întotdeauna egale în modul.
Probleme practice
Problemă 1 (Ușoară): O persoană împinge un perete cu o forță orizontală de \(65\text{ N}\) orientată spre stânga. Determinați caracteristicile forței cu care peretele reacționează asupra mâinii persoanei (mărime, direcție, sens).
Conform principiului acțiunii și al reacțiunii:
- Mărime: egală cu forța de acțiune, adică \(65\text{ N}\);
- Direcție: aceeași (orizontală);
- Sens: contrar acțiunii, adică spre dreapta;
- Punct de aplicație: mâna persoanei.
Problemă 2 (Medie): Două dinamometre legate cap la cap prin cârlige sunt trase simultan de doi elevi în sensuri opuse. Dacă unul dintre dinamometre indică valoarea de \(12{,}5\text{ N}\), precizați forța indicată de cel de-al doilea dinamometru și scrieți relația vectorială dintre forțele măsurate.
1. Al doilea dinamometru va indica tot \(12{,}5\text{ N}\), deoarece acțiunea și reacțiunea au mărimi riguros egale:
\[ F_1 = F_2 = 12{,}5\text{ N} \]
2. Relația vectorială este:
\[ \vec{F}_1 = -\vec{F}_2 \]
(forțele au aceeași direcție, aceeași mărime și sensuri opuse).
Problemă 3 (Dificilă): Un elev susține următoarea afirmație: „Deoarece acțiunea și reacțiunea sunt două forțe egale în modul și de sensuri opuse, ele se compun și au rezultanta egală cu zero, anulându-se reciproc.” Explicați de ce raționamentul elevului este greșit.
Raționamentul este greșit deoarece o condiție obligatorie pentru a compune două forțe și a calcula o rezultantă este ca forțele respective să se aplice asupra aceluiași corp.
În cazul principiului al treilea, acțiunea se aplică asupra primului corp (ex: corpul \(B\)), iar reacțiunea se aplică asupra celuilalt corp (corpul \(A\)). Având puncte de aplicație pe corpuri diferite, acțiunea și reacțiunea nu se pot anula reciproc și nu formează un sistem de forțe în echilibru pe un singur corp.
În cazul principiului al treilea, acțiunea se aplică asupra primului corp (ex: corpul \(B\)), iar reacțiunea se aplică asupra celuilalt corp (corpul \(A\)). Având puncte de aplicație pe corpuri diferite, acțiunea și reacțiunea nu se pot anula reciproc și nu formează un sistem de forțe în echilibru pe un singur corp.
