החוק השלישי של ניוטון

• כיתה ח’
• כוחות וחוקי ניוטון
• 6 דקות קריאה

מה אומר החוק השלישי של ניוטון, איך מזהים זוג של פעולה ותגובה, ולמה שני כוחות שווים והפוכים לא מבטלים זה את זה — עם נוסחה, תרגיל פתור ודוגמאות מהיומיום.

התשובה בקצרה

החוק השלישי של ניוטון אומר שכוחות תמיד באים בזוגות. כשגוף אחד מפעיל כוח על גוף שני, הגוף השני מפעיל בחזרה כוח שווה בגודלו והפוך בכיוונו:

1. הגודל: שני הכוחות בזוג שווים תמיד, גם כשגוף אחד כבד בהרבה מהשני.
2. הכיוון: הכוחות הפוכים זה לזה, ופועלים לאורך אותו קו.
3. על מי: כל כוח פועל על גוף אחר. לכן הם לא מבטלים זה את זה.

למי זה מיועד: בקורס של כיתה ח’ החוק השלישי של ניוטון הוא חלק מהפרק על אינטראקציה בין גופים, ובקורס המכניקה הוא חלק מהפרק על חוקי ניוטון. כדאי להכיר קודם את שלושת חוקי ניוטון במבט כללי. כל שאר נושאי השנה מרוכזים בעמוד פיזיקה לכיתה ח’.

מה אומר החוק השלישי של ניוטון

דמיינו שני תלמידים שעומדים זה מול זה על גלגיליות. אחד מהם דוחף את השני בידיים, והשני לא עושה כלום. מה קורה? שניהם מתגלגלים אחורה, כל אחד לכיוון אחר. גם מי שדחף זז, כי בזמן שהוא דחף, גם הוא נדחף.

זה בדיוק מה שהחוק השלישי של ניוטון מתאר. אין כוח שעומד לבד: כל כוח הוא חצי מאינטראקציה בין שני גופים. לכן קוראים לו גם חוק הפעולה והתגובה. השמות האלה שרירותיים. שני הכוחות נוצרים באותו רגע ונעלמים באותו רגע, ואף אחד מהם לא בא לפני השני.

אייזק ניוטון ניסח את החוק, יחד עם שני החוקים האחרים, בספר שיצא לאור בשנת 1687. אפשר לקרוא עליו עוד בעמוד על אייזק ניוטון. בנוסחה, החוק השלישי של ניוטון נכתב כך:

תרגיל פתור

הנתונים: דנה, שהמסה שלה 40 קילוגרם, ויואב, שהמסה שלו 60 קילוגרם, עומדים על גלגיליות. דנה דוחפת את יואב בכוח של 120 ניוטון. מזניחים את החיכוך.
השאלה: באיזה כוח יואב דוחף את דנה? ומה התאוצה של כל אחד מהם?

1. לפי החוק השלישי, הכוח על דנה שווה בגודלו ובכיוון הפוך: F = 120 N
2. התאוצה של דנה, לפי החוק השני: a = 120 / 40 = 3 m/s²
3. התאוצה של יואב: a = 120 / 60 = 2 m/s²

התשובה: יואב דוחף את דנה בכוח של 120 ניוטון, בדיוק כמו שהיא דוחפת אותו. הכוחות שווים, אבל התאוצות לא: דנה, הקלה מביניהם, מאיצה פי 1.5 מיואב. 3 / 2 = 1.5

איך מזהים זוג של פעולה ותגובה

בתרגילים צריך לזהות אילו שני כוחות הם זוג לפי חוק 3 של ניוטון. שלוש בדיקות מספיקות:

1. שני גופים: הכוח של א׳ על ב׳, והכוח של ב׳ על א׳. אם שני הכוחות פועלים על אותו גוף, הם לא זוג.
2. אותו סוג כוח: אם הפעולה היא כוח משיכה, גם התגובה היא כוח משיכה. אם הפעולה היא כוח מגע, גם התגובה היא כוח מגע.
3. אותו רגע: הזוג נוצר ונעלם יחד. אין תגובה שמגיעה באיחור.

איפה רואים את זה בחיים

• הליכה

  בכל צעד הנעל דוחפת את הקרקע אחורה, והקרקע דוחפת אתכם קדימה. על קרח, בלי מספיק חיכוך, הרגל מחליקה ולא מצליחה לדחוף, ולכן קשה כל כך ללכת עליו.

• חתירה בסירה

  המשוטים דוחפים את המים אחורה, והמים דוחפים את הסירה קדימה. בלי מים לדחוף, המשוטים לא היו מזיזים את הסירה בכלל.

• בלון שמשחררים

  הבלון המתוח דוחף את האוויר החוצה דרך הפתח, והאוויר דוחף את הבלון לכיוון ההפוך. לכן הבלון עף הלאה מהפתח.

• קפיצה מסירה לרציף

  הרגליים דוחפות את הסירה אחורה, והסירה דוחפת אתכם קדימה. הסירה מתרחקת מהרציף, ולכן הקפיצה יוצאת קצרה ממה שתכננתם.

שאלות נפוצות

מה הנוסחה של החוק השלישי של ניוטון?

הכוח שגוף ראשון מפעיל על גוף שני שווה בגודלו לכוח שהגוף השני מפעיל על הראשון, ובכיוון הפוך. סימן המינוס בנוסחה מסמן את הכיוון ההפוך, לא כוח קטן יותר.

אם הכוחות שווים, למה רק גוף אחד נראה זז?

שני הגופים מקבלים כוח באותו גודל, אבל התאוצה תלויה גם במסה. כשתפוח נופל, גם הוא מושך את כדור הארץ, ובאותו כוח בדיוק. המסה של כדור הארץ עצומה, ולכן התאוצה שלו קטנה מכדי שנרגיש אותה.

מה ההבדל בין חוק ניוטון השלישי לחוק הראשון?

החוק הראשון עוסק בגוף אחד: מה קורה לו כשהכוח השקול עליו אפס. החוק השלישי עוסק בשני גופים: איך הם פועלים זה על זה. שני כוחות שמתאזנים על אותו גוף שייכים לחוק הראשון, לא לשלישי.

החוק השלישי נכון גם לכוחות שפועלים מרחוק?

כן. שני מגנטים מושכים זה את זה בכוחות שווים, גם כשאחד מהם גדול בהרבה מהשני. כך גם כדור הארץ והירח: הם מושכים זה את זה באותו כוח. עוד על זה בעמוד על כוחות שאינם במגע.

רוצים לראות את זה בסרטון?

בקורס הפיזיקה לכיתה ח’ יש שיעור וידאו על החוק השלישי של ניוטון, וסרטון פתרון מלא לכל תרגיל בחוברת. משלמים פעם אחת, והגישה ללא הגבלת זמן.

לקורס כיתה ח’

או מתחילים בחינם: חוברת הפיזיקה לכיתה ח’, להורדה