Hvad er Newtons tredje lov?

Du ved sikkert, at Jorden trækker dig nedad, men du ved måske ikke, at du også trækker opad på Jorden. For eksempel, hvis Jorden trækker ned på dig med en tyngdekraft på 500 N, så trækker du også op på Jorden med en tyngdekraft på 500 N. Denne bemærkelsesværdige kendsgerning er en konsekvens af Newtons tredje lov.

Newtons tredje lov: Hvis et objekt A udøver en kraft på objekt B, så udøver objekt B en kraft af samme størrelse og men modsat retning tilbage på objekt A.

Denne lov repræsenterer en vis symmetri i naturen: kræfter forekommer altid i par, og det et objekt kan ikke udøve en kraft på et andet uden selv at opleve en kraft. Denne lov kaldes også nogle gange for loven om aktion-reaktion, hvor den udøvede kraft er aktionen, og den kraft, der opleves som følge heraf, er reaktionen.

Vi kan se Newtons tredje lov i aktion alle steder omkring os, ved at tage et kig på, hvordan folk bevæger sig rundt. Se på en svømmer, der skubber fra på siden af en pool, som vist nedenfor.

Svømmeren skubber mod poolvæggen med hendes fødder og accelererer i modsatte retning af hendes skub. Muren har udøvet en lige og modsat retttet kraft tilbage på svømmeren. Man tror måske, at to lige og modsat rettede kræfter ville ophæve hinanden, men de gør ikke, fordi de virker på forskellige systemer. I dette tilfælde er der to systemer, som vi kunne undersøge, nemlig svømmeren eller væggen. Hvis vi vælger svømmeren til at være det system, vi undersøger, så er $F_{\text{væg på fødder}}$‍ en ekstern kraft på dette system og påvirker dets bevægelse. Svømmeren bevæger sig i retning af $F_{\text{væg på fødder}}$‍. Kraften $F_{\text{fødder på væg}}$‍ virker derimod på væggen og ikke på vores system. $F_{\text{fødder på væg}}$‍ påvirker derfor ikke systemets bevægelse direkte og annullerer derfor heller ikke $F_{\text{væg på fødder}}$‍. Bemærk, at svømmeren skubber i den retning modsat det, som hun ønsker at bevæge sig i. Reaktionen på hendes skub er således i den ønskede retning.

Andre eksempler på Newtons tredje lov er nemme at finde. Når en lærer går frem og tilbage foran en whiteboard, udøver hun en bagudrettet kraft på gulvet. Gulvet udøver en fremadrettet reaktionskraft på læreren, der får hende til at accelerere fremad.

På samme måde accelererer en bil, fordi jorden skubber fremad på drivhjulene som en reaktion på at drivhjulene skubber bagud på jorden. Du kan se beviset på, at hjulene skubber bagud, når dæk spinder på en grusvej og kaster sten bagud.

Et andet eksempler er rakette, der bevæger sig fremad ved at udstøde gas bagud med høj hastighed. Det betyder, at raketten udøver en stor bagudrettet kraft på gassen i raketforbrændingskammeret, og gassen udøver derfor en stor reaktionskraft fremad på raketten. Denne reaktionskraft kaldes drivkraften. Det er en almindelig misforståelse, at raketter driver sig selv ved at skubbe på jorden eller på luften bag dem. De fungerer faktisk bedre i et vacuum, hvor de lettere kan skyde udstødningsgasserne ud.

Helikoptere skaber ligeledes løft ved at skubbe luften ned, hvorved de oplever en opadgående reaktionskraft. Fugle og fly flyver også ved at udøve en kraft på luften i den modsatte retning end den, som de har brug for. En fugls vinger presser luft nedad og bagud, for at få løft og fremadrettet bevægelse.

En person kører en vogn, vogn 1, til højre, mens den skubber en anden vogn, vogn 2, der har et tungt køleskab oven på. Den samlede masse af vogn 2, vogn 1 og køleskab, er tre gange den samlede masse af vogn 1, vogn 2 og personen. Hvis personen kører med tilstrækkelig kraft til, at de to vogne accelererer til højre, hvad kan med sikkerhed siges om størrelsen af kraften på vognene?

En kasse ligger i hvile på et bord som vist på billedet nedenfor. Forskellige kræfter er angivet i tabellen under billedet.