Onko intuitiosi väärässä? Perusteellinen selitys Newtonin kolmanteen lakiin! (hämmentäviä esimerkkejä)
Jag är Ken Kuwako, din vetenskapstränare. Varje dag är ett experiment.
Newtons tredje lag: elefant vs. gorilla i sumobrottning!
Hej allihopa! Idag har jag en liten fråga om krafter till er. Föreställ er en sumomatch mellan en gigantisk elefant och en muskulös gorilla. Pang! De dundrar in i varandra och elefanten trycker tillbaka gorillan. Visualisera det scenariot.
Vilken kraft är störst? Den kraft som elefanten utövar på gorillan, eller den kraft som gorillan utövar på elefanten?
”Elefanten är ju starkare, så den kraft den utövar borde väl vara större?”
Det är nog många av er som tänker så. Men vänta lite! Här finns en häftig fallgrop i fysiken, något vi sällan tänker på i vardagen och som många blandar ihop. Det är just det som är dagens ämne: Newtons tredje lag.
Vad är ”Newtons tredje lag”?
Svaret är att kraften från elefanten på gorillan, och kraften från gorillan på elefanten, alltid är lika stora!
Förvånande, eller hur? Det här är Newtons berömda tredje lag, också känd som lagen om verkan och motverkan.
Lagen lyder:
”När ett föremål A utövar en kraft på ett föremål B, så utövar föremål B en lika stor och motsatt riktad kraft på föremål A.”
Enkelt uttryckt, ”om du trycker, blir du tillbakapressad” och ”om du drar, blir du tillbakadragen”. När du trycker på en vägg, trycker väggen tillbaka på dig med samma kraft. Och när jorden drar oss med gravitation, drar vi tillbaka på jorden med en lika stor kraft (även om jordens massa är så mycket större att den inte märker något!).
Tillbaka till sumomatchen: När elefanten utövar en ”verkan”-kraft på gorillan, utövar gorillan en lika stor ”motverkan”-kraft tillbaka på elefanten.
Varför rör sig elefanten då? Och varför trycks gorillan bakåt?
”Men lärare, om krafterna är lika stora, borde de inte stå stilla? Elefanten trycker ju framåt och gorillan backar, eller hur?”
Det är en utmärkt fråga! Här är det många som blandar ihop lagen om verkan och motverkan med kraftjämvikt.
- Lagen om verkan och motverkan: Beskriver ett ”kraftpar” som verkar på två olika föremål. Kraften från elefanten på gorillan och kraften från gorillan på elefanten är ett sådant par.
- Kraftjämvikt: Syftar på att flera krafter som verkar på ett och samma föremål tar ut varandra, så att föremålet antingen står stilla eller rör sig med konstant hastighet.
Elefanten rör sig framåt eftersom kraften som verkar på elefanten, det vill säga friktionskraften mellan elefantens fötter och marken, är större än den kraft den blir tillbakapressad med av gorillan. Elefanten trycker ifrån med sin stora kropp och sina fötter, skapar en stor friktionskraft, och kan därmed övervinna kraften från gorillan och trycka sig framåt.
Gorillan, å andra sidan, trycks bakåt eftersom friktionskraften mellan dess fötter och marken är mindre än den kraft den blir knuffad med av elefanten. Gorillans egen friktion räcker inte till för att stå emot, och den backar därför.
Verkan och motverkan i vardagen
Lagen om verkan och motverkan finns överallt runt oss.
- En raket som skjuts upp: Raketen skjuter ut gas bakåt (verkan) och får en kraft framåt (motverkan) som skjuter upp den.
- När du går: Du trycker marken bakåt (verkan) och marken skjuter dig framåt (motverkan).
- När ett gevär avfyras: Geväret skjuter kulan framåt (verkan) och får en rekyl bakåt (motverkan).
Häftigt, eller hur? Att sådana fysikaliska lagar döljer sig i de mest vardagliga saker vi gör?
Elefant- och gorillaproblemet var ett utmärkt exempel för att förstå grundläggande men djupa begrepp som verkan och motverkan och kraftjämvikt. Tänk på vad du har lärt dig idag och se dig omkring, du kanske upptäcker fler ”krafter” i din vardag!
Det här är en typ av fråga som ofta dyker upp i universella antagningsprov, som det japanska testet.
Kontakt och förfrågningar
Vill du veta mer om vetenskapens underverk och ha roligt? Jag har massor av roliga experiment du kan göra hemma, med enkla och tydliga instruktioner. Sök efter mer information!
・Om mig, Ken Kuwako: här
・Förfrågningar (skrivuppdrag, föreläsningar, experimentklasser, TV-konsultation, medverkan): här
・Uppdateringar om artiklar finns på X!
Vetenskapskanalen har massor av experimentvideor!
