Pourquoi la troisième loi de Newton fonctionne-t-elle réellement?

user164594 08/13/2017. 10 answers, 18.239 views
newtonian-mechanics forces conservation-laws

Mon père m'a expliqué comment fonctionnent les fusées, et il m'a dit que la troisième loi du mouvement de Newton fonctionnait ici. Je lui ai demandé pourquoi cela fonctionnait et il n'a pas répondu. J'ai perdu plus d'une semaine à réfléchir à ce problème, maintenant j'abandonne. Quelqu'un peut-il expliquer pourquoi la troisième loi de Newton fonctionne?

Pour référence, la troisième loi de Newton:

A chaque action, il y a toujours une réaction égale: ou les actions mutuelles de deux corps l'un sur l'autre sont toujours égales et dirigées vers des parties contraires.

4 Comments
David Z♦ 07/31/2017
Puisqu'il y avait un certain nombre de commentaires qui ne visaient pas à améliorer le poste, et même ceux qui l'étaient n'aboutiraient pas à des améliorations majeures parce que le PO n'est plus présent, j'ai déplacé les commentaires pour discuter afin que nous ayons un dossier d'eux.
Mauro ALLEGRANZA 08/01/2017
Vous pouvez lire la discussion originale de Newton sur la Loi 3 . Mais vous pouvez aussi considérer l'utilisation explicite de la loi faite par Newton: nous en avons très peu d'occurrences: Coroll.3 : conservation de la quantity of motion , Scholium à Coroll.6 : collision de corps durs, et Coroll.2 à Prop.76 : attraction mutuelle. Ainsi, très peu mais très des occurrences cruciales de la Loi.
Jack R. Woods 08/07/2017
Si votre question est "Pourquoi la 3ème loi de Newton explique-t-elle comment fonctionnent les fusées?" au lieu de "Pourquoi la troisième loi de Newton fonctionne-t-elle?" alors "conservation de l'élan" fonctionne comme mentionné ci-dessous. Le "système" commence avec la fusée et le carburant stationnaire (dans son cadre de référence). Ainsi, pour faire avancer la fusée dans une direction, il faut "tirer" la masse dans l'autre direction. (C'est la troisième loi de Newton.) La vitesse est définie comme la masse multipliée par la vitesse (mv), de sorte que la masse de la fusée multiplie sa vitesse dans le sens ascendant par la masse du carburant multipliée par la vitesse du carburant. direction vers le bas.
Jack R. Woods 08/07/2017
L'explication ci-dessus est approximative, bien sûr, puisque le carburant «pousse» plus de carburant dans la direction «up» jusqu'à ce qu'il soit utilisé. En outre, le carburant expulsé a une composante de vitesse perpendiculaire à la direction de la fusée ainsi que "directement vers le bas". Dans l'ensemble, cependant, c'est l'idée et vous n'avez vraiment pas besoin d'utiliser la relativité générale et la mécanique quantique puisque les lois de Newton étaient assez bonnes pour nous amener à la lune.

10 Answers


Cort Ammon 07/28/2017.

Why do you want to know?

Je ne plaisante pas. C'est en fait une question importante. La réponse dépend vraiment de ce que vous avez l'intention de faire avec l'information qui vous est donnée.

Les lois de Newton sont un modèle empirique. Newton a mené un tas d'études sur la façon dont les choses évoluaient, et a trouvé un petit ensemble de règles qui pourraient être utilisées pour prédire ce qui arriverait, disons, à une balle de baseball qui volerait dans les airs. Les lois «fonctionnent» parce qu'elles sont efficaces pour prédire l'univers.

Lorsque la science justifie une affirmation telle que «la fusée va monter», elle le fait en utilisant des choses que nous supposons être vraies. Les lois de Newton ont d'excellents antécédents de travail pour d'autres objets, il est donc fort probable qu'ils fonctionneront également pour cette fusée.

En fait, les lois de Newton ne aren't réellement des lois fondamentales de l'univers. Quand vous apprendrez à propos de la Relativité et de la Mécanique Quantique (MQ), vous constaterez que lorsque vous poussez la nature aux extrêmes, les lois de Newton ne sont pas quite correctes. Cependant, ils constituent une approximation extraordinairement bonne de ce qui se passe réellement. Tellement bon que souvent nous ne prenons même pas le temps de justifier leur utilisation à moins d'entrer dans des environnements vraiment étranges (comme le monde sub-atomique où domine QM).

La science est toujours construite en fonction des hypothèses que nous posons, et elle remet constamment en question ces hypothèses. Si vous aviez l'arrière-plan mathématique, je pourrais démontrer comment la troisième loi de Newton peut être expliquée comme une approximation de QM à mesure que la taille de l'objet devient grande. Cependant, à la fin, vous finiriez avec une pile de mathématiques et une question brûlante: «pourquoi les QMs fonctionnent-ils? Tout ce que vous faites est de remplacer une question par une autre.

Alors, où cela vous laisse-t-il? Cela dépend de ce que vous voulez vraiment savoir en premier lieu. Une approche consisterait simplement à accepter que les scientifiques disent que la troisième loi de Newton fonctionne parce qu'elle a été testée. Une autre approche serait d'apprendre beaucoup de mathématiques supplémentaires pour apprendre pourquoi cela fonctionne dans une perspective de QM. Cela donne un coup de pied à la boîte un peu jusqu'à ce que vous puissiez vraiment répondre à des questions sur QM.

La troisième option serait d'aller le tester vous-même. La science est construite sur des scientifiques qui n'ont pas pris la parole de l'établissement au pied de la lettre, qui sont sortis, et qui l'ont prouvé, vrai ou faux. Concevez votre propre expérience qui montre la troisième loi de Newton fonctionne. Ensuite, allez-y et essayez de trouver des raisons qui pourraient ne pas fonctionner. Testez-les. La plupart du temps, vous constaterez que la loi résiste parfaitement. Quand cela ne résiste pas, revenez ici avec votre expérience, et nous pouvons vous aider à apprendre comment expliquer les résultats que vous avez vus.

C'est la science. La science ne concerne pas une salle de classe remplie d'équations et de devoirs. Il s'agit de scientifiques qui remettent en question tout ce qui concerne leur monde, puis le testent systématiquement en utilisant la méthode scientifique!

1 comments
2 David Z♦ 07/30/2017
J'ai supprimé un tas de commentaires qui n'ont pas contribué à améliorer la réponse.

probably_someone 07/25/2017.

La troisième loi de Newton est une conséquence directe de la conservation de l'impulsion, qui dit essentiellement que dans un système isolé sans force nette, l'impulsion ne change pas. Cela signifie que si vous modifiez l'élan d'un objet, alors l'élan d'un autre objet doit changer dans la direction opposée pour préserver l'élan total. Les forces provoquent des changements de mouvement, de sorte que chaque force doit avoir une force de réaction opposée.

Dans votre exemple de fusée, la fusée et son carburant d'échappement forment un système isolé. * Le carburant qui s'échappait était à l'origine au repos, et se déplace maintenant très rapidement, il est donc évident que son élan a changé. Ainsi, la fusée, étant le seul autre objet du système, doit également changer son impulsion pour contrer celle du gaz qui se déplace rapidement. Ainsi, la fusée exerce une force sur le gaz, ce qui génère une force égale et opposée sur la fusée.

Mais maintenant vous pouvez demander:

Why is momentum conserved?

La conservation de l'élan vient d'une idée appelée le théorème de Noether, qui énonce que les lois de conservation en général sont un résultat direct des symétries des systèmes physiques. En particulier, la conservation de l'impulsion vient de la translation symmetry de translation symmetry . Cela signifie que le comportement d'un système ne change pas si vous sélectionnez une nouvelle origine pour vos coordonnées (en d'autres termes, le comportement du système dépend uniquement de la position de ses composants les uns par rapport aux autres). Cette symétrie se retrouve dans tous les systèmes isolés sans force nette sur eux, car il s'agit effectivement d'une symétrie de l'espace lui-même. La symétrie de traduction d'un système est une conséquence de l' homogeneity of space , ce qui signifie que l'espace est «le même partout» - la longueur d'une tige ne change pas si vous la placez dans un endroit différent.

Mais maintenant vous pouvez demander:

Why is space homogeneous?

En mécanique classique, c'est l'une des hypothèses de base qui nous permet de faire autre chose. En réalité, selon la relativité générale, l'espace isn't homogène, il s'incurve en présence d'objets massifs. Mais généralement, il est assez proche de l'homogénéité que la mécanique classique fonctionne bien (la gravité est assez faible, après tout), et l'hypothèse de l'homogénéité est donc vérifiée.

* Ceci est en l'absence de gravité. Si la gravité est incluse, le système isolé inclura toutes les autres masses gravitantes.

5 comments
24 user2357112 07/25/2017
Invoquer le théorème de Noether pourrait aussi bien être magique ici. Le lien entre la symétrie de la traduction et la conservation de l'élan est extrêmement évident, et même si vous acceptez que les lois de conservation et les symétries physiques sont liées, on ne sait pas pourquoi le momentum serait conservé en raison de la symétrie de traduction. (En outre, l'interrogateur est ostensiblement 10.)
2 Cort Ammon 07/25/2017
Et en étendant le point de user2357112, la prochaine question de «pourquoi fonctionne la mécanique lagrangienne» est un endroit plutôt pénible à suivre. Cela étant dit, c'est la réponse que I choisirais de penser, je ne sais pas si je voudrais avoir à l'expliquer à un enfant de 10 ans!
12 probably_someone 07/25/2017
@ user2357112 Si vous avez une façon non magique d'expliquer pourquoi l'élan est conservé, je serais heureux de l'entendre. Le théorème de Noether est la seule façon de penser à relier les lois de conservation aux propriétés évidentes de l'espace sans invoquer directement la mécanique lagrangienne (parce que cela élargirait ma réponse à la taille des manuels). Dans mon expérience, il est plus facile d'accepter que certains mathématiciens mettent beaucoup de travail à prouver ce résultat que d'essayer de contourner le problème en expliquant mal la dérivation.
8 jamesqf 07/26/2017
@probably_someone: Mais tout se résume au fait que les questions "pourquoi" sont fondamentalement irréfutables. C'est juste la façon dont l'univers fonctionne.
24 probably_someone 07/26/2017
@jamesqf Je ne suis pas d'accord. Il y a trois réponses possibles à une question «pourquoi»: 1. La chose en question découle d'un autre concept plus fondamental; 2. La chose en question est l'une des hypothèses que nous faisons qui nous permet de prédire correctement le reste de la réalité; 3. La chose en question a été observée expérimentalement comme étant vraie. Étiqueter les questions comme «sans réponse» conduit les gens à ignorer les conclusions de la physique.

Dvij 07/26/2017.

Pourquoi Why est une chose valide à demander en physique

Bien que presque toutes les réponses et tous les commentaires prétendent qu'il n'y a pas vraiment de place pour expliquer why quelque chose se passe ou se tient en physique, ce n'est bien sûr pas vrai. Vous pouvez expliquer pourquoi il y a telle ou telle loi en Physique - et pas simplement d'une manière insignifiante qui dit: "parce que nous l'avons trouvé obéissant dans des expériences". C'est la raison sociologique qui explique pourquoi nous avons écrit des articles à ce sujet et pourquoi nous l'avons inclus dans nos manuels. Cela n'explique pas vraiment la loi elle-même pour why cela fonctionne. Comme Feynman explique magnifiquement dans cette vidéo (ou comme Weinberg l'a expliqué à plusieurs endroits dans ce livre fantastique ), le sens de why est une affaire un peu difficile en physique à cause de ce qui suit: Finalement, comme mentionné dans une autre réponse, nous expliquerons qu'une certaine loi fonctionne sur la base d'une loi fondamentale, dont on ne sait pas vraiment pourquoi elle fonctionne. Cela soulève la question de savoir si nous avons vraiment expliqué quoi que ce soit. La réponse, du moins aux scientifiques, est évidemment un oui. Parce que ce que nous appelons les lois fondamentales ont le pouvoir d'expliquer toutes les autres lois d'une manière minimale, et ainsi, elles sont la raison why toutes les autres lois fonctionnent.

Ce que je veux dire peut être visualisé clairement de la manière suivante: Supposons que vous avez des lois de travail différentes de 100 $ pour différentes choses. Puis, une bonne journée, vous trouvez qu'il y a une seule loi qui n'est pas simplement une réécriture mathématique intelligente de ces lois de 100 $ sur une seule ligne, mais une loi unique qui reproduit toutes ces lois de 100 $ et qui produit aussi d'autres Des lois de 200 $ (que vous ne saviez pas auparavant, mais vous les avez trouvées vraies en vérifiant quand vous avez appris que cette nouvelle loi magical les prédit comme étant des lois autres que les lois de $ 100 $). N'importe quelle personne parlant logiquement appellerait la loi unique nouvellement trouvée à être la raison de toutes ces lois de 300 $. Nous avons du travail en cours pour expliquer cette nouvelle loi (que nous ne savons pas si c'est possible ou non), mais nous avons certainement expliqué l'origine de ces lois de 100 + 200 $ de façon très scientifique. Quand (et si) nous expliquons d'une manière ou d'une autre l'origine de la nouvelle loi, nous aurons expliqué why ces lois de 300 $ fonctionnent encore mieux, mais cela ne prouve pas que notre explication précédente de la why pour why ces lois fonctionnent n'était pas explication du tout.

Sur la question de savoir Why la troisième loi de Newton fonctionne

Je vais expliquer pourquoi cela fonctionne, ce qui peut s'expliquer plus fondamentalement sur la base du cadre le plus fondamental de la nature que nous connaissons aujourd'hui, le modèle standard et la relativité générale. Mais je resterai dans le régime des explications assez classiques quant à la raison pour laquelle la troisième loi de Newton fonctionne.

Tout d'abord, ça doesn't marche doesn't tout le temps! Je pense que c'est peut-être le trait le plus ignoré et le moins célébré de la rupture des lois newtoniennes. Je viendrai à ce point plus tard. Permettez-moi d'abord d'expliquer pourquoi cela fonctionne quand cela fonctionne et il deviendra évident quand cela ne devrait pas fonctionner.

Considérons un système de particules. Dans cet univers, il y a ce qu'on appelle la momentum qui reste conservée dans tous les processus qui se produisent (le lien vise à clarifier la façon de penser pourquoi certaines quantités sont définies comme elles ont été définies). Et chaque particule a un certain momentum bien défini. Maintenant, il a été constaté que l'effet d'une influence externe sur une particule, que nous appellerons la force , happens être à quelle vitesse l'impulsion d'une particule change (certains lecteurs sauront que c'est la deuxième loi, mais pas confondez-le avec une définition plutôt qu'avec une loi, voir la réponse liée). Maintenant, considérons deux particules interagissant d'une manière ou d'une autre. Puisque la quantité totale de mouvement doit être constante tout au long du temps, une particule acquiert l'impulsion à la même vitesse que la seconde particule la perd. Puisque la force est simplement cette vitesse à laquelle une particule change son impulsion, si la force sur l'une des particules est égale à une certaine quantité, disons $ F $, alors elle sera $ -F $ sur l'autre particule parce que les changements dans les moments de ces particules sont juste le contraire pendant n'importe quel intervalle de temps.

Maintenant, la ligne de raisonnement ci-dessus se décomposera si nous avons autre chose que des particules qui peuvent avoir un momentum. Il pourrait être difficile pour l'OP de visualiser (mais il n'y a pas d'autre moyen), il y a ce qu'on appelle des champs électromagnétiques qui ne sont pas faits de particules (du moins classiquement). Ce sont juste des choses qui existent dans l'univers en dehors des particules. Et nous avons découvert que ces champs peuvent également avoir un élan. Ainsi, lors d'une interaction avec des particules, ils peuvent emporter une partie des impulsions (dans un sens) que ces particules avaient. La troisième loi de Newton n'a simplement aucune raison d'être valable dans ce cas et, en effet, elle n'est pas génériquement valable dans les interactions de ces champs avec des particules .

Edit

Notez que le fait que nous sachions pourquoi certaines lois fonctionnent est un fait très bien compris par les physiciens. (Dans un certain sens, par conséquent) Nous savons quand un certain raisonnement ou une certaine loi n'explique pas vraiment why l'autre loi fonctionne même si la loi antérieure reproduit la dernière. Les exemples majeurs seraient les cas où même le dernier reproduit le premier et les deux sont équivalents (ou doubles). Remarquons que dans la Mécanique purement newtonienne, on n'aurait pas pu identifier la loi de conservation de l'impulsion comme une loi plus profonde en raison de l'absence à la fois des «théorèmes de Noether» et de «la découverte que les champs sont porteurs de mouvement». Dans un tel scénario, étant donné la seconde loi de Newton, la conservation de l'impulsion et la troisième loi de Newton sont toutes deux duales les unes aux autres et aucune d'entre elles n'explique pourquoi chacune d'entre elles tient . Cela rend encore plus clair qu'il y a une signification objective et précise quand nous disons que quelque chose explique pourquoi quelque chose d'autre est valable.


Jorge Perez 07/31/2017.

La troisième loi de Newton fonctionne parce que l'univers essaie d'être juste. Si vous poussez contre quelque chose, cela n'a aucun sens de ne pas vous repousser. Votre main pousse sur la table, et la table repousse tout aussi fort contre votre main. Si elle ne repoussait pas, votre main passerait directement à travers la table. Le monde s'écroulerait littéralement sans cette loi.

Les choses se passent les unes aux autres. Un nageur traverse l'eau; vous marchez dans les airs tout le temps. Mais dans les deux cas, les choses rebondissent littéralement sur vous. Les molécules d'air rebondissent sur votre corps lorsque vous vous déplacez, et les molécules d'eau rebondissent sur votre corps lorsque vous nagez. L'air et l'eau vous repoussent aussi fort que vous les poussez. C'est pourquoi vous vous sentez de la résistance quand vous essayez de marcher contre le vent, ou pourquoi il est beaucoup plus difficile de courir dans l'eau plus il est profond.

5 comments
10 JimmyJames 07/27/2017
Je crois que tu es sur le bon chemin. Je ne suis pas sûr d'utiliser le terme «juste». Je suis à peu près sûr que l'univers ne donne pas un coup d'oeil sur l'équité.
2 Jorge Perez 07/27/2017
J'ai pris la physique, et je sais comment cela fonctionne, mais j'essaie de l'expliquer à un enfant de 10 ans.
2 JimmyJames 07/27/2017
À droite et de toutes les réponses, je pense que c'est le meilleur jusqu'à présent. Je suggère simplement que «juste» suggère l'intention et pourrait inhiber la compréhension. C'est un enfant de 10 ans, oui, mais qui pose une question assez intelligente.
1 Vaibhav Garg 07/28/2017
C'est la seule réponse qui parle à un enfant de 10 ans. J'ai un fils qui a 9 ans et j'ai une assez bonne idée du cadre conceptuel que les jeunes de son âge accumulent à ce stade de leur âge. Toutes les réponses «philosophie» et «élan» viennent bouleverser les eaux.
1 Dvij 07/31/2017
Une autre chose: "Si elle ne repoussait pas, votre main irait directement à travers la table." Vrai. Mais cela n'explique pas pourquoi la troisième loi fonctionne, à moins de supposer que les choses ne peuvent pas se traverser mutuellement, est une règle fondamentale de la nature. Mais comme vous pouvez le voir, en plus d'être loin d'une règle fondamentale, ce n'est même pas génériquement vrai. Les choses se traversent tout le temps. Avez-vous déjà essayé de marcher dans une pièce remplie d'air? ;-)

Mayou36 07/28/2017.

No !

Personne ne peut expliquer why cela fonctionne. Les gens peuvent simplement expliquer how cela fonctionne. Mais c'est une histoire complètement différente. Ils peuvent utiliser des principes plus généraux (essayez de poser cette question dans un cours avancé de GR, de mécanique ou similaire!), Mais une telle réponse ne contribuera pas au «pourquoi». Si vous êtes intéressé par les mathématiques, vous pouvez regarder le théorème de Noether et les symétries pour une explication théorique (qui ne répond toujours pas complètement le pourquoi).

Au pourquoi: La troisième loi est simplement une observation. La loi tient dans any non-relativiste (restons non-relativiste pour garder les choses plus simples, les principes sont les mêmes). Personne n'a encore trouvé de contre-exemple, et vous ne pouvez pas non plus en trouver un. Plus généralement, on pourrait dire que la troisième loi est une formulation différente de la conservation de l'élan.

Pourquoi existe-t-il même des lois physiques? Pourquoi y a-t-il un univers au lieu de rien? Très probablement, il n'y a pas de réponse à des questions comme celles-ci.

Le but de la physique est de décrire les objets autour de nous dans leurs termes les plus simples, et de prédire leur comportement. Ainsi, la physique permet de convertir les questions en questions. Par conséquent, demander autant de questions que possible est génial!

En outre, quelle que soit la loi physique que l'on trouve, elle peut être invalidée si des preuves contraires sont trouvées. Personne n'a encore réussi à trouver des preuves contraires à la troisième loi de Newton, bien qu'il n'ait aucune idée de la raison pour laquelle cela fonctionne. Et d'où c'est vrai.

Mais persistez avec votre questionnement et votre intérêt, c'est la bonne façon d'apprendre la science!

3 comments
1 Dan Henderson 07/27/2017
Au risque d'être entièrement tangentielle: why une question de cause à effet, qui ouvre la porte (ou devrais-je dire trou de lapin?) Aux discussions de simultanéité relative.
Dawood ibn Kareem 08/12/2017
C'est une excellente réponse, car elle se concentre sur la nature observationnelle des lois physiques. Imaginez un univers où les lois de Newton ne tiennent pas (ou ne tiennent pas au niveau des choses macroscopiques quotidiennes). La question de "comment savons-nous que nous avons this univers, pas that (non newtonien)" n'a qu'une seule réponse - nous avons fait beaucoup d'observations. La question de " why avons-nous this univers, pas that (non-newtonien)" est en dehors de la portée de la physique. Peut-être que la philosophie a une réponse, ou une religion, mais pas la science. Les lois de Newton sont simplement une description de l'univers que nous avons, pas ...
Dawood ibn Kareem 08/12/2017
... un syndrome qui nécessite une explication.

Daniel Mahler 07/28/2017.

La physique ne peut finalement pas répondre à ce genre de question, mais voici deux façons d'y réfléchir:

un moyen simple

Qu'est-ce que cela signifierait de pousser fort sur quelque chose, si ça ne repoussait pas aussi dur? Par exemple, à quel point pouvez-vous pousser l'air avec votre main?

un moyen plus difficile

La loi 3-ème est mathématiquement équivalente à (et donc nécessaire pour) la conservation de la quantité de mouvement. Cela conduit naturellement à la question Why is momentum conserved? . Cela peut être partiellement répondu par le théorème de Noether et la symétrie de l'espace. Si vous avez 10 ans, comprendre les théorèmes de Noether sera un défi majeur, mais si vous aimez les questions «pourquoi», ils sont l'une des choses les plus proches que les physiciens ont à trouver. Dans ce cas, il dit essentiellement que parce que les lois de la physique exprimées en coordonnées cartésiennes sont les mêmes, peu importe où vous placez l'origine (le système de coordonnées et son origine est une invention artificielle arbitraire) implique mathématiquement que l'impulsion doit être conservée. Suivre la logique de l'argument justifiant cela nécessite de comprendre la formulation lagrangienne de la physique.


Yashas 07/26/2017.

La troisième loi de Newton est une réaffirmation de la conservation de l'impulsion ou peut-être une conséquence directe de la loi de conservation de l'impulsion.

Nous pouvons le comprendre mathématiquement assez facilement. La description mathématique donnée dans ce post n'est pas rigoureuse mais est suffisante pour donner l'intuition requise pour comprendre la relation.


Newton's second law: definition of force

La seconde loi de Newton définit la force comme le taux de variation de l'impulsion. Il peut être exprimé mathématiquement comme:

$$ \ vec {F} = \ frac {d \ vec {p}} {dt} $$

où $ p $ est l'élan et $ t $ est le temps.

$$$$ Troisième loi de Newton et conservation de l'élan

Considérons deux objets isolés $ A $ et $ B $. Laisser l'objet $ A $ exercer une force $ \ vec {F_ {AB}} $ sur l'objet $ B $.

Comme $ \ vec {F_ {AB}} $ est la seule force agissant sur l'objet $ B $, la dynamique de l'objet change comme suit:

$$ \ vec {F_ {AB}} = \ frac {d \ vec {p_B}} {dt} $$

Lorsque l'impulsion est conservée, si l'impulsion de l'objet $ B $ change à un taux $ \ vec {F_ {AB}} $, l'élan de quelque chose d'autre doit changer au rythme de $ - \ vec {F_ {AB}} $ .

Le seul autre objet qui peut perdre de la dynamique dans notre cas (de deux objets isolés) est l'objet $ A $. Par conséquent, l'objet $ A $ change son impulsion au rythme de $ - \ vec {F_ {AB}} $.

Eh bien, nous pouvons encore appliquer la deuxième loi de Newton. Si l'élan d'un objet change au rythme de $ - \ vec {F_ {AB}} $, alors une force nette de $ - \ vec {F_ {AB}} $ doit agir sur lui.

$$ \ vec {F_ {BA}} = - \ vec {F_ {AB}} $$

En un mot, c'est la troisième loi de newton: pour toute action ($ \ vec {F_ {AB}} $), il y a une réaction égale et opposée ($ - \ vec {F_ {AB}} $ ou $ \ vec { F_ {BA}} $).

5 comments
11 I wrestled a bear once. 07/26/2017
Mec a dix ans ....
6 Yashas 07/27/2017
Les réponses postées à SE concernent une communauté plus large. Il n'y a pas de règle qu'une réponse doit strictement se limiter à l'auteur des exigences du PO. De plus, j'ai exprimé les énoncés mathématiques dans des phrases.
2 Dan Henderson 07/27/2017
@Yashas je souhaite plus de réponses l'ont fait avec leurs maths. Je vois beaucoup de réponses avec plus de Tex que de texte et mes yeux glissent (je ne sais pas lire certaines des notations les plus complexes, comme celles qui utilisent Σ).
Yashas 07/28/2017
Même si toute la partie mathématique de cette réponse a été supprimée, ce serait toujours une réponse. Il n'y a guère de maths sérieux dans la réponse; la partie mathématique est complémentaire. Les expressions mathématiques ne sont pas non plus isolées; chaque expression mathématique a été expliquée. Même si l'enfant de 10 ans ne comprend pas la notation, il comprendra l'idée (pourrait aussi deviner ce que signifient les symboles mathématiques étant donné que chaque énoncé mathématique a été suffisamment expliqué).
1 Russell McMahon 07/31/2017
@Une fois je me suis battu contre un ours. Due avait 10 ans. Dire ainsi a supprimé son compte parce que les règles disent qu'il doit être plus âgé. Les réponses doivent être adressées aux plus de 10 ans ou plus. Probablement.

Narasimham 07/25/2017.

Si deux static forces agissent en s'équilibrant, il n'y a pas de mouvement résultant. Il n'y a pas de force résultante non plus.

Cependant, si une force dynamique agit sur un corps, sa réaction ne provient que du mouvement (dynamique) de l'objet. Nous pouvons dire que c'est équivalent à la force et un autre a imaginé la force statique de D'Alembert dans la direction opposée. C'est la différence fondamentale entre les actions de force et de déplacement statiques et dynamiques.

Un autre exemple est un corps qui tombe. Il y a de la force as well as mouvement qui as well as résulte.

À l'exception de la source d'énergie, un corps en chute libre (gravité) et une fusée (combustible brûlant expulsé) fonctionnent dynamiquement de la même manière.


MCon 07/28/2017.

Prenons une approche très différente des autres réponses, qui sont, en général, très bonnes. Je vais seulement dessiner; Si quelqu'un est intéressé il suffit de laisser un commentaire et je vais essayer de trouver le temps d'élaborer (note: je ne suis pas l'anglais langue maternelle, donc la langue pourrait être "un peu" off, ours avec moi).

  • Notre science est en fait une méthode que nous utilisons pour étudier notre environnement.
  • Cette méthode est basée sur two disciplines indépendantes mais interdépendantes:
    1. Science expérimentale.
    2. Science exacte (souvent appelée "théorique").
  • Experimental essaie de sonder la nature avec des expériences, comme un jeu où vous posez des questions spécifiques pour découvrir ce qu'est l'objet caché.
  • La science exacte, OTOH, has nothing to do with the real world ; c'est une construction mathématique, en commençant par un ensemble de postulats et en dérivant des propriétés via des théorèmes (ou des dérivations mathématiques équivalentes).
  • Les deux fonctionnent sur des pistes parallèles et n'interfèrent jamais vraiment directly .
  • Ce qui maintient ces deux "parallèles" et les empêche de diverger (trop) est, en fait, les hommes; les scientifiques sont souvent en train de «changer de train» ou de communiquer avec des collègues qui voyagent dans «l'autre train».
  • Les personnes qui expérimentent essaient de comprendre quels «postulats» pourraient expliquer le comportement observé.
  • Les personnes qui effectuent un travail théorique tentent de "prédire" ce qui va se passer dans des cas spécifiques (souvent "étranges") dans le cadre choisi et demandent aux expérimentateurs de vérifier.
  • La division n'est presque jamais aussi nette, mais il est utile de comprendre le contexte.
  • Les «lois» de Newton ne sont rien de plus et rien de moins que des postulates qu'il a utilisés pour construire sa science exacte: la physique classique. Ils ont exactement le même rôle que les «Cinq Postulats» d'Euclide: ils sont la base sur laquelle construire une construction complètement abstraite.
  • Euclide Géométrie a fait un travail merveilleux pour nous laisser comprendre et manipuler notre environnement, mais ne sont pas les seuls qui peuvent être utilisés (voir: le bourbakisme ) et d'autres géométries non-euclidiennes sont possibles (et probablement une meilleure représentation de notre réalité).
  • On peut en dire autant de la physique classique, qui est «assez bonne» pour calculer des trajectoires pour la Lune et au-delà, mais qui a été «dépassée» par des théories plus modernes (par exemple: mécanique relativiste et mécanique quantique).
  • Quand quelque chose de ce genre arrive, c'est très rare que la «vieille théorie» soit complètement discréditée, ce qui se produit normalement devient un «cas particulier» de la nouvelle théorie, plus générale; L'ensemble précédent de postulates est donc «dérivé» et «expliqué» en termes de nouveaux, de sorte que les postulats ne sont plus des postulats, ils sont plutôt «démontrés»; "démonstration", mais réside finalement dans un autre tas d'affirmations indémontrables.
  • En fin de compte, la raison pour laquelle certains ensembles de postulats sont choisis est due au fait que nos expériences pointent dans cette direction; Pour la troisième loi de Newton, il est facile de voir ce qui se passe si vous lancez une balle de baseball alors que vous êtes debout sur des patins (et ne parvenez pas à tomber). Dériver d'autres postulats est une question plus complexe et procède essentiellement par essais et erreurs (c.-à-d. Vous savez qu'un certain nombre de «faits» sont vrais et ajustez vos hypothèses pour obtenir ces résultats). Pour cette raison, il est crucial de «prédire» un «fait» non évident et non encore observé pour valider votre théorie (p. Ex.: Retourner à un cours de science expérimentale).
5 comments
1 MCon 07/28/2017
Puis-je connaître les raisons de la downvotation, s'il vous plaît?
chuxley 08/08/2017
Probablement l'âge de l'affiche. C'est une longue réponse qui irait sur une tête d'affiches plus jeunes. L'affiche a 10 ans. En tout cas, je ne suis pas d'accord sur la science théorique «exacte». En tous cas; toute cette réponse peut vraiment se résumer à faire ressortir la différence entre les lois empiriques et les modèles scientifiques / «théorie».
MCon 08/08/2017
@chuxley: merci. Je serais intéressé de savoir pourquoi vous n'êtes pas d'accord, mais je suppose que ce n'est pas l'endroit pour en discuter. Y a-t-il un moyen de le faire "en privé"? (Si vous êtes intéressé aussi, bien sûr)
chuxley 08/08/2017
Sûr. Est-il possible d'envoyer des messages privés ici? S'il y a; envoyez m'en un et nous pourrons en discuter. Sinon, je vais poster mon email ici.
MCon 08/08/2017
@chuxley: AFAIK il n'y a pas de PM dans l'échange de pile. Il y a plusieurs salles de discussion (physique est chat.stackexchange.com/rooms/71/the-h-bar ), mais là vous devez être sur le même fusible (et je suis sur le point de frapper le sac, demain je serai dans un avion). Mon adresse jetable est: ziobyte at gmail dot com ... mais les prochains jours, je serai très occupé. Merci.

PStag 07/25/2017.

Si vous imaginez pousser un ressort entre deux doigts, le ressort presse dans chaque doigt la même quantité. De même avec votre bras, si vous poussez contre quelque chose que vous ne faites que redresser votre bras, votre bras vous repousse comme l'objet.

La même chose est vraie pour une fusée, Quand le carburant explose, il pousse dans toutes les directions. L'explosion pousse la fusée vers le haut autant qu'elle pousse la terre vers le bas.

2 comments
5 Beanluc 07/25/2017
Non, pas la Terre. La masse d'échappement.
4 Michael Kjörling 07/26/2017
Le carburant de fusée n'explose normalement pas. Une explosion dans le carburant d'une fusée conduit presque toujours à ce qu'on appelle parfois RUD, qui dans ce cas est un raccourci pour rapid unplanned disassembly . Le carburant de fusée combusts dans une réaction contrôlée (diable, l'article de Wikipedia sur la combustion a même un 2H₂ + O₂-> 2H₂O de la fusée LH2 / LOX, bien que gazeux, comme un exemple). Et bien sûr, l'objectif entier de la buse est de diriger la force des gaz en expansion, amenant le moteur (et donc la fusée à laquelle il est attaché) à se déplacer dans une direction souhaitée.

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