Физика, 9 класс · Законы взаимодействия и движения тел

Третий закон Ньютона

В твоём учебнике: § 12, упр. 12 Сменить учебник

Что нужно знать до

Если что-то из этого забылось, начни оттуда — так будет понятнее.

Коротко о главном

Если одно тело действует на другое, то и второе действует на первое. Эти две силы всегда равны по модулю, направлены в противоположные стороны и приложены к разным телам, поэтому они не уравновешивают друг друга.

\[\vec{F}_1 = -\vec{F}_2\]

Подробное объяснение

Кто кого толкает

Встаньте на роликах у стены и толкните её руками. Стена останется на месте, а вы покатитесь назад. Вы толкали стену — а поехали сами. Значит, стена тоже вас толкнула, причём с такой же силой. Это и есть главная идея параграфа: одностороннего действия в природе не бывает. Молоток бьёт по гвоздю — гвоздь бьёт по молотку и останавливает его. Земля притягивает яблоко — яблоко притягивает Землю.

Закон

Опыт с двумя сцепленными динамометрами показывает: как бы вы ни тянули один за другой, оба прибора покажут одинаковую силу, а стрелки отклонятся в противоположные стороны. То же самое с магнитами, с движущимся трактором и прицепом — во всех случаях вывод один.

Третий закон Ньютона: силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению.

\[\vec{F}_1 = -\vec{F}_2\]

Здесь \(\vec{F}_1\) — сила, с которой второе тело действует на первое, \(\vec{F}_2\) — сила, с которой первое действует на второе. Знак «минус» говорит только о направлении: векторы смотрят в разные стороны, а их модули одинаковы: \(F_1 = F_2\). Единица обеих сил, как и любой силы, — ньютон (Н).

Четыре свойства сил взаимодействия

  1. Они равны по модулю. Всегда — даже если одно тело огромное, а другое крошечное, даже если одно движется, а другое покоится.
  2. Они противоположны по направлению и лежат на одной прямой.
  3. Они одной природы. Если Земля притягивает Луну силой тяготения, то и Луна притягивает Землю силой тяготения. Гвоздь и магнит действуют друг на друга магнитными силами.
  4. Они приложены к разным телам. Одна — к первому телу, другая — ко второму. Именно поэтому они никогда не уравновешивают друг друга: уравновеситься могут только силы, приложенные к одному и тому же телу.

Последний пункт — самый важный и самый частый источник ошибок. Когда человек идёт, он отталкивается ногой от земли, и земля толкает его вперёд с такой же силой. Силы равны, но человек приходит в движение, а Земля — практически нет. Ускорения находятся по второму закону: \(a = F/m\). Сила одна и та же, а масса Земли в \(10^{23}\) раз больше массы человека — во столько же раз меньше её ускорение.

Вес и сила реакции опоры

Книга лежит на столе. Она давит на стол — эту силу называют весом \(\vec{P}\), и приложена она к столу. Стол давит на книгу вверх — это сила реакции опоры \(\vec{N}\), приложенная к книге. Обе силы упругие по природе, и по третьему закону \(\vec{P} = -\vec{N}\).

Книга на столе. На книгу действуют сила тяжести mg вниз и сила реакции опоры N вверх — они уравновешены. Книга давит на стол с силой P вниз: N и P — пара сил по третьему закону, приложенная к разным телам.
Вес P и сила реакции опоры N — пара сил третьего закона, они приложены к разным телам. Уравновешивают друг друга другие силы — mg и N, приложенные к одной книге.

А что уравновешивает книгу? Не вес, а сила тяжести \(m\vec{g}\): она, как и \(\vec{N}\), приложена к книге. Две силы на одном теле, равные и противоположные, — вот они и дают нулевую равнодействующую, и книга покоится.

Как решать задачи

  1. Назовите два взаимодействующих тела и запишите, какая сила к какому телу приложена.
  2. Если известна сила действия одного тела, сила действия другого равна ей по модулю и направлена противоположно.
  3. Чтобы найти ускорение каждого тела, примените второй закон к каждому телу отдельно: \(a = F/m\) — масса у каждого своя.
  4. При выборе оси проекция силы «по оси» положительна, «против оси» — отрицательна: у пары сил проекции равны по модулю и отличаются знаком.
  5. Если тела связаны и движутся вместе, ускорение у них общее: \(a = F/(m_1 + m_2)\), а сила натяжения нити или давления между телами находится из уравнения для одного из тел.

Разобранные примеры

База

Толчок от стены

Условие

Мальчик массой 40 кг стоит на скейтборде и отталкивается от стены с силой 60 Н. С какой силой стена действует на мальчика и какое ускорение он получает в момент толчка?

Дано
  • \(m = 40\) кг
  • \(F = 60\) Н
Найти
  • \(F'\)
  • \(a\)
Решение

По третьему закону Ньютона стена действует на мальчика с силой \(F' = F = 60\) Н, направленной от стены.

Ускорение мальчика по второму закону: \(a = \dfrac{F'}{m} = \dfrac{60}{40} = 1{,}5\) м/с², направлено от стены.

Ответ: 60 Н; 1,5 м/с²
Средний

Два тела — два ускорения

Условие

Девочка массой 50 кг на коньках отталкивает мальчика массой 40 кг с силой 20 Н. Найдите ускорения обоих. Трением пренебречь.

Дано
  • \(m_1 = 50\) кг
  • \(m_2 = 40\) кг
  • \(F = 20\) Н
Найти
  • \(a_1\)
  • \(a_2\)
Решение

На мальчика действует сила \(20\) Н, и по третьему закону на девочку — тоже \(20\) Н, в обратную сторону.

Девочка: \(a_1 = \dfrac{F}{m_1} = \dfrac{20}{50} = 0{,}4\) м/с².

Мальчик: \(a_2 = \dfrac{F}{m_2} = \dfrac{20}{40} = 0{,}5\) м/с².

Сила одинакова, но тот, кто легче, получает большее ускорение.

Ответ: 0,4 м/с² и 0,5 м/с², в противоположные стороны
Сложный

Сила натяжения между вагонами

Условие

Электровоз тянет два вагона массами 40 т и 20 т с ускорением 0,1 м/с². Первый вагон (ближний к электровозу) массой 40 т. Найдите силу натяжения сцепки между вагонами и силу тяги электровоза. Трение не учитывайте.

Дано
  • \(m_1 = 40\,000\) кг
  • \(m_2 = 20\,000\) кг
  • \(a = 0{,}1\) м/с²
Найти
  • \(T\)
  • \(F\)
Решение

Направим ось \(X\) по движению. На второй вагон действует только сцепка, и она тянет его вперёд:

\(T = m_2 a = 20\,000 \cdot 0{,}1 = 2000\) Н \(= 2\) кН.

По третьему закону второй вагон тянет первый назад с такой же силой \(2\) кН: проекция этой силы на ось \(X\) равна \(-2000\) Н.

Сила тяги разгоняет оба вагона вместе:

\(F = (m_1 + m_2) a = 60\,000 \cdot 0{,}1 = 6000\) Н \(= 6\) кН.

Проверка для первого вагона: \(F - T = 6000 - 2000 = 4000\) Н, \(a_1 = 4000 / 40\,000 = 0{,}1\) м/с² — всё сходится.

Ответ: 2 кН; 6 кН

Типичные ошибки

Считают, что силы третьего закона уравновешивают друг друга
Почему неверно

Ученик рассуждает: «Раз силы равны и противоположны, их сумма — ноль, и тело двигаться не будет». Но сумму можно брать только у сил, приложенных к одному телу. Здесь одна сила приложена к первому телу, другая — ко второму, и складывать их нельзя.

Как правильно

Каждое тело рассматривайте отдельно. На человека действует сила со стороны земли — он ускоряется. На Землю действует сила со стороны человека — она тоже ускоряется, только незаметно.

«Лошадь тянет телегу сильнее, чем телега лошадь, — иначе они бы не поехали»
Почему неверно

Силы, с которыми лошадь и телега действуют друг на друга, всегда равны по модулю — так говорит третий закон. Разной величины у них быть не может.

Как правильно

Лошадь едет вперёд не потому, что «перетягивает» телегу, а потому, что отталкивается копытами от дороги: сила трения со стороны земли, приложенная к лошади, больше силы, с которой телега тянет её назад. Движение системы определяют внешние силы, а не силы внутри пары.

Путают вес с силой тяжести и «уравновешивают» вес силой реакции опоры
Почему неверно

Вес приложен к опоре, а сила реакции опоры — к телу. Это пара сил третьего закона, а не уравновешенные силы. Говорить «вес уравновешивает реакцию опоры» — значит складывать силы, приложенные к разным телам.

Как правильно

На покоящееся тело действуют сила тяжести \(m\vec{g}\) и сила реакции опоры \(\vec{N}\) — обе приложены к телу, они и уравновешивают друг друга. Вес \(\vec{P}\) приложен к опоре и по третьему закону равен \(-\vec{N}\).

Проверь себя

Ответь на вопросы — после каждого ответа появится пояснение.

  1. Мяч ударяется о стену. Сравните силу, с которой мяч действует на стену, и силу, с которой стена действует на мяч.

    Показать ответ

    Ответ: В) Силы равны по модулю

    По третьему закону Ньютона силы взаимодействия двух тел всегда равны по модулю, что бы ни происходило с телами.

  2. Какие утверждения о силах, входящих в третий закон Ньютона, верны?

    Правильных ответов несколько.

    Показать ответ

    Ответ: А) Они равны по модулю; Б) Они приложены к разным телам; Г) Они всегда одной природы

    Силы равны, противоположны, одной природы и приложены к разным телам — именно поэтому они не могут уравновешивать друг друга.

  3. Гиря давит на стол с силой 50 Н. С какой силой стол действует на гирю? Ответ в ньютонах.

    Показать ответ

    Ответ: 50

    Сила реакции опоры равна по модулю весу — это пара сил третьего закона, \(N = P = 50\) Н.

  4. Мальчик массой 30 кг и мужчина массой 90 кг стоят на коньках и отталкиваются друг от друга. Кто получит большее ускорение?

    Показать ответ

    Ответ: Б) Мальчик

    Силы одинаковы, а ускорение \(a = F/m\) обратно пропорционально массе, поэтому мальчик получит ускорение в 3 раза больше.

  5. Что означает знак «минус» в записи \(\vec{F}_1 = -\vec{F}_2\)?

    Показать ответ

    Ответ: Б) Силы направлены в противоположные стороны

    Знак минус перед вектором меняет его направление на противоположное — модули сил при этом равны.

Задачи для тренировки

От простых к сложным. Подсказку, решение и ответ открывай, только когда попробовал сам.

База Задача 1

Магнит притягивает стальной шарик с силой 2 Н. С какой силой шарик действует на магнит? Куда направлена эта сила?

Подсказка

Силы взаимодействия двух тел всегда равны по модулю.

Решение

По третьему закону Ньютона шарик действует на магнит с такой же по модулю силой 2 Н. Она направлена от магнита к шарику, то есть противоположно силе, с которой магнит тянет шарик.

Ответ
2 Н, в сторону шарика
База Задача 2

При выстреле ружьё «отдаёт» в плечо стрелка. Объясните это явление с помощью третьего закона Ньютона.

Подсказка

Ружьё действует на пулю — а пуля на ружьё?

Решение

Пороховые газы толкают пулю вперёд, и с такой же по модулю силой газы (а через них ружьё) получают толчок назад. Эта сила и прижимает приклад к плечу. Пуля лёгкая и разгоняется сильно, ружьё тяжёлое и двигается назад медленно, но заметно.

Ответ
На пулю и на ружьё действуют равные по модулю противоположные силы; ружьё движется назад
Средний Задача 3

Человек массой 70 кг прыгает с неподвижной лодки массой 140 кг, отталкиваясь от неё с силой 210 Н. Найдите ускорения человека и лодки в момент толчка. Сопротивление воды не учитывайте.

Подсказка

Силы равны по модулю, а ускорения находятся по второму закону для каждого тела отдельно.

Решение
Дано
  • \(m_1 = 70\) кг
  • \(m_2 = 140\) кг
  • \(F = 210\) Н
Найти
  • \(a_1\)
  • \(a_2\)

По третьему закону лодка действует на человека с такой же по модулю силой \(210\) Н.

Человек: \(a_1 = \dfrac{F}{m_1} = \dfrac{210}{70} = 3\) м/с².

Лодка: \(a_2 = \dfrac{F}{m_2} = \dfrac{210}{140} = 1{,}5\) м/с².

Ускорения направлены в противоположные стороны: у лодки вдвое меньше, потому что её масса вдвое больше.

Ответ
3 м/с² и 1,5 м/с², в противоположные стороны
Средний Задача 4

Две команды тянут канат. По третьему закону канат действует на обе команды с одинаковыми по модулю силами. Почему же одна из команд побеждает?

Подсказка

Подумайте, с каким ещё телом, кроме каната, взаимодействуют игроки.

Решение

Победу решают не силы натяжения каната — они действительно одинаковы для обеих команд, — а силы трения ног о землю. Побеждает та команда, которую земля толкает сильнее. Если бы обе команды стояли на льду, никто не сдвинул бы другую.

Ответ
Побеждает команда, на которую сильнее действует сила трения со стороны земли
Сложный Задача 5

На гладком столе лежат вплотную два бруска массами 3 кг и 2 кг. К первому бруску прикладывают горизонтальную силу 10 Н, направленную ко второму. С какой силой первый брусок давит на второй?

Подсказка

Сначала найдите общее ускорение, потом рассмотрите второй брусок отдельно.

Решение
Дано
  • \(m_1 = 3\) кг
  • \(m_2 = 2\) кг
  • \(F = 10\) Н
Найти
  • \(F_{12}\)

Бруски движутся вместе с одним ускорением: \(a = \dfrac{F}{m_1 + m_2} = \dfrac{10}{5} = 2\) м/с².

На второй брусок действует только сила со стороны первого: \(F_{12} = m_2 a = 2 \cdot 2 = 4\) Н.

По третьему закону второй брусок давит на первый с силой \(4\) Н назад. Проверка: на первый брусок действуют \(10 - 4 = 6\) Н, и \(a_1 = 6/3 = 2\) м/с² — совпадает.

Ответ
4 Н
Сложный Задача 6

Земля притягивает человека массой 60 кг с силой 600 Н. С какой силой человек притягивает Землю? Какое ускорение получила бы Земля от этой силы, если бы на неё не действовали другие силы? Масса Земли 6·10²⁴ кг.

Подсказка

Сила та же, а ускорение найдите по второму закону для Земли.

Решение
Дано
  • \(m = 60\) кг
  • \(F = 600\) Н
  • \(M = 6 \cdot 10^{24}\) кг
Найти
  • \(F'\)
  • \(a\)

По третьему закону человек притягивает Землю с силой \(F' = F = 600\) Н.

Ускорение Земли: \(a = \dfrac{F}{M} = \dfrac{600}{6 \cdot 10^{24}} = 10^{-22}\) м/с².

Такое ускорение невозможно заметить никаким прибором — поэтому мы говорим, что Земля «не движется» к человеку.

Ответ
600 Н; 10⁻²² м/с²

Для родителя

Как объяснить за 5 минут. Возьмите два одинаковых бытовых безмена (или две резинки) и сцепите крючками: как ни тяните, оба покажут одно и то же. Потом посадите ребёнка на офисное кресло на колёсиках и попросите оттолкнуться от стены — он поедет назад, хотя толкал стену. Спросите: кто его толкнул? Стена. Значит, стена тоже действует, и ровно с такой же силой. Дальше — пример с Землёй: она притягивает нас, мы притягиваем её с той же силой, но Земля слишком тяжёлая, чтобы это заметить.

Вопросы для проверки понимания: 1. Комар врезается в лобовое стекло машины. Кто на кого действует сильнее? (Одинаково; последствия разные из-за разных масс.) 2. Почему при прыжке с лодки на берег лодка отплывает? 3. Книга лежит на столе. Какие две силы образуют «пару» по третьему закону, а какие две уравновешивают книгу?

На что обратить внимание. Главная трудность темы — понять, что равные силы не «гасят» друг друга, потому что приложены к разным телам. Если ребёнок говорит «силы уравновесились, поэтому ничего не движется», попросите его назвать, к какому телу приложена каждая сила. Второй подводный камень — слово «вес»: в физике это сила давления на опору, а не масса и не сила тяжести.

Где в учебниках

УчебникПараграфУпражнения
Физика. 9 класс (Перышкин, Гутник) § 12 12
Проверено методистом 30 сентября 2026.
Нашли ошибку?

Опечатка, неверный ответ, непонятное объяснение — напишите, что не так. Мы проверим и исправим.