Định luật III Newton (Lực và phản lực)

Định luật III Newton có nghĩa là: nếu vật A tác dụng một lực lên vật B, thì vật B tác dụng một lực có cùng độ lớn nhưng ngược chiều lên vật A. Hai lực này xuất hiện đồng thời và tác dụng lên hai vật khác nhau.

Với một tương tác,

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

Một cách nhớ nhanh là mọi tương tác luôn có hai phía. Bạn không nên tìm một lực theo định luật III nếu chưa gọi tên rõ cả hai vật.

Vì Sao Hai Lực Bằng Nhau Và Ngược Chiều Không Triệt Tiêu Nhau

Cụm từ "lực và phản lực" hơi dễ gây hiểu nhầm vì nghe như xảy ra theo thứ tự trước sau. Trong vật lý, cặp lực này xuất hiện đồng thời.

Điều quan trọng không kém là hai lực không tác dụng lên cùng một vật. Vì vậy, chúng không triệt tiêu nhau trên cùng một sơ đồ lực. Các lực chỉ triệt tiêu khi chúng tác dụng lên cùng một vật.

Ví Dụ Có Lời Giải: Hai Người Trượt Băng Đẩy Nhau

Hãy tưởng tượng hai người trượt băng đứng trên mặt băng gần như không có ma sát. Người A đẩy người B sang phải với lực $40\ \mathrm{N}$.

Ngay cùng lúc đó, người B đẩy người A sang trái với lực $40\ \mathrm{N}$. Hai lực đẩy này tạo thành một cặp theo định luật III vì chúng xuất phát từ cùng một tương tác và hướng ngược nhau.

Nếu hai người có khối lượng khác nhau, gia tốc của họ vẫn có thể khác nhau. Điều đó không hề mâu thuẫn với định luật. Định luật III Newton nói rằng các lực bằng nhau về độ lớn, chứ không phải gia tốc bằng nhau. Theo định luật II Newton, người có khối lượng nhỏ hơn sẽ có gia tốc lớn hơn vì $a = F_{net}/m$ khi khối lượng không đổi.

Cách Nhận Ra Một Cặp Lực Và Phản Lực

Hãy dùng cách kiểm tra ngắn này:

1. Xác định tên của hai vật đang tương tác.
2. Viết rõ một lực, chẳng hạn như "lực của người trượt băng A tác dụng lên người trượt băng B".
3. Đảo lại hai vật để có lực tương ứng: "lực của người trượt băng B tác dụng lên người trượt băng A".
4. Kiểm tra xem cả hai lực có xuất phát từ cùng một tương tác hay không.
5. Xác nhận rằng chúng tác dụng lên hai vật khác nhau và hướng ngược nhau.

Nếu chỉ cần một trong các bước kiểm tra này không đúng, thì rất có thể bạn không đang xét một cặp lực theo định luật III.

Những Sai Lầm Thường Gặp Với Định Luật III Newton

• Nghĩ rằng cặp lực sẽ triệt tiêu nhau vì chúng bằng nhau và ngược chiều. Chúng không triệt tiêu trừ khi cùng tác dụng lên một vật.
• Xem "lực" là xảy ra trước và "phản lực" là xảy ra sau. Hai lực này xuất hiện đồng thời.
• Ghép nhầm các lực. Phản lực của việc bạn đẩy vào tường là lực tường đẩy lại bạn, không phải trọng lực của bạn hay phản lực pháp tuyến từ sàn.
• Cho rằng lực bằng nhau thì chuyển động cũng phải giống nhau. Cùng một lực nhưng khối lượng khác nhau có thể tạo ra gia tốc khác nhau.

Định Luật III Newton Được Dùng Ở Đâu

Định luật III Newton xuất hiện bất cứ khi nào hai vật tương tác: đi bộ, nhảy, đẩy xe, bơi, hoặc tên lửa đẩy khí phụt ra phía sau. Trong mỗi trường hợp, chuyển động thực tế vẫn phụ thuộc vào toàn bộ các lực tác dụng lên từng vật.

Ví dụ, khi bạn đi bộ, chân bạn đẩy mặt đất về phía sau. Mặt đất sau đó đẩy bạn về phía trước thông qua lực ma sát. Nếu bề mặt không tạo ra đủ ma sát, lực đẩy về phía trước đó sẽ quá nhỏ và việc đi lại sẽ trở nên khó khăn.

Một Cách Tự Kiểm Tra Giúp Tránh Hầu Hết Sai Sót

Nếu hai lực bằng nhau và ngược chiều có vẻ như phải biến mất, hãy tự hỏi một câu: chúng có tác dụng lên cùng một vật không? Nếu câu trả lời là không, thì chúng không phải là một cặp lực triệt tiêu trên cùng một sơ đồ lực.

Hãy Thử Một Bài Kiểm Tra Cặp Lực Tương Tự

Hãy chọn một tương tác hằng ngày, chẳng hạn như đẩy tường hoặc bật nhảy khỏi sàn. Hãy viết cặp lực đó bằng lời trước khi vẽ bất cứ thứ gì: "lực của bạn tác dụng lên tường" và "lực của tường tác dụng lên bạn". Thói quen đó sẽ giúp bạn dùng định luật III Newton dễ hơn nhiều trong các bài cơ học khó hơn.