Newton'un Üçüncü Yasası (Etki-Tepki)

Newton'un üçüncü yasası şunu söyler: A cismi B cismine bir kuvvet uygularsa, B cismi de A cismine eşit büyüklükte ve zıt yönde bir kuvvet uygular. Bu iki kuvvet aynı anda ortaya çıkar ve farklı cisimlere etki eder.

Tek bir etkileşim için,

$$\vec{F}_{A \text{ on } B} = -\vec{F}_{B \text{ on } A}$$

Bunu hatırlamanın hızlı bir yolu, her etkileşimin her zaman iki tarafı olduğunu düşünmektir. Önce iki cismi adlandırmadan üçüncü yasa kuvveti aramamalısınız.

Eşit ve Zıt Kuvvetler Neden Birbirini Götürmez?

"Etki-tepki" ifadesi biraz yanıltıcı olabilir çünkü ardışıkmış gibi duyulur. Oysa fizikte bu kuvvet çifti eşzamanlıdır.

Aynı derecede önemli olan bir nokta da, bu kuvvetlerin aynı cisme etki etmemesidir. Bu yüzden tek bir serbest cisim diyagramında birbirlerini götürmezler. Kuvvetler ancak aynı cisme etki ettiklerinde birbirini götürür.

Çözümlü Örnek: Birbirini İten İki Patenci

Sürtünmenin neredeyse olmadığı bir buz üzerinde duran iki patenci düşünün. Patenci A, patenci B'yi sağa doğru $40\ \mathrm{N}$ kuvvetle iter.

Aynı anda patenci B de patenci A'yı sola doğru $40\ \mathrm{N}$ kuvvetle iter. Bu iki itme, aynı etkileşimden kaynaklandıkları ve zıt yönlerde oldukları için bir üçüncü yasa kuvvet çiftidir.

Patencilerin kütleleri farklıysa ivmeleri yine de farklı olabilir. Bu, yasayı bozmaz. Newton'un üçüncü yasası ivmelerin değil, kuvvetlerin büyüklüklerinin eşit olduğunu söyler. Newton'un ikinci yasasına göre, sabit kütlede $a = F_{net}/m$ olduğundan, kütlesi daha küçük olan patencinin ivmesi daha büyük olur.

Bir Etki-Tepki Çifti Nasıl Bulunur?

Şu kısa kontrolü kullanın:

1. Etkileşen iki cismi adlandırın.
2. Bir kuvveti açıkça yazın; örneğin "patenci A'nın patenci B'ye uyguladığı kuvvet."
3. Eş kuvveti bulmak için cisimleri ters çevirin: "patenci B'nin patenci A'ya uyguladığı kuvvet."
4. Her iki kuvvetin de aynı etkileşimden geldiğini kontrol edin.
5. Farklı cisimlere etki ettiklerini ve zıt yönlü olduklarını doğrulayın.

Bu kontrollerden biri bile sağlanmıyorsa, büyük olasılıkla bir üçüncü yasa kuvvet çiftiyle karşı karşıya değilsinizdir.

Newton'un Üçüncü Yasasında Sık Yapılan Hatalar

• Kuvvetler eşit ve zıt olduğu için çiftin birbirini götürdüğünü sanmak. Aynı cisme etki etmedikçe birbirini götürmezler.
• "Etki"yi önce, "tepki"yi sonra olan bir şey gibi düşünmek. İki kuvvet eşzamanlıdır.
• Yanlış kuvvetleri eşleştirmek. Duvara uyguladığınız itmenin tepkisi, ağırlığınız ya da zeminin size uyguladığı normal kuvvet değil, duvarın size uyguladığı itmedir.
• Eşit kuvvetlerin eşit hareket üretmesi gerektiğini varsaymak. Eşit kuvvet, farklı kütlelerde farklı ivme üretebilir.

Newton'un Üçüncü Yasasını Nerelerde Kullanırsınız?

Newton'un üçüncü yasası, iki cismin etkileştiği her durumda karşınıza çıkar: yürüme, zıplama, bir arabayı itme, yüzme ya da bir roketin egzoz gazını geriye itmesi gibi. Her durumda, gerçek hareket yine her cisim üzerindeki tüm kuvvetlerin birlikte değerlendirilmesine bağlıdır.

Örneğin yürürken ayağınız zemini geriye doğru iter. Zemin de sürtünme yoluyla sizi ileri doğru iter. Yüzey yeterli sürtünme sağlayamazsa, bu ileri itme çok küçük kalır ve yürümek zorlaşır.

Çoğu Hatayı Önleyen Bir Zihinsel Kontrol

Eşit ve zıt iki kuvvetin yok olması gerekiyormuş gibi görünüyorsa, şu soruyu sorun: aynı cisme mi etki ediyorlar? Cevap hayırsa, tek bir serbest cisim diyagramında birbirini götüren bir çift değildirler.

Benzer Bir Kuvvet Çifti Kontrolü Deneyin

Duvarı itmek ya da yerden sıçramak gibi günlük bir etkileşim seçin. Bir şey çizmeden önce çifti sözcüklerle yazın: "sizin duvara uyguladığınız kuvvet" ve "duvarın size uyguladığı kuvvet." Bu alışkanlık, Newton'un üçüncü yasasını daha zor mekanik problemlerinde kullanmayı çok daha kolaylaştırır.