Номер 6, страница 57, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

6. Всегда ли справедлив третий закон Ньютона?

6. Нет, третий закон Ньютона не всегда справедлив в своей простой формулировке. Хотя он является фундаментальным принципом в классической механике для макроскопических тел и взаимодействий, которые можно считать мгновенными, существуют важные области физики, где он нарушается или требует более общего подхода.

Третий закон Ньютона утверждает, что силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению: $\vec{F}_{12} = -\vec{F}_{21}$.

Рассмотрим основные случаи, когда этот закон в его классическом виде не выполняется:

1. Электромагнитные взаимодействия. Это наиболее важный и показательный пример. Электромагнитные взаимодействия распространяются с конечной скоростью — скоростью света ($\text{c}$).

Представим две движущиеся заряженные частицы. Сила, действующая на первую частицу со стороны второй в момент времени $\text{t}$, зависит от положения и скорости второй частицы в более ранний момент времени $t' = t - r/c$, где $\text{r}$ — расстояние между ними. Это связано с тем, что полю нужно время, чтобы "добраться" от одной частицы до другой. Аналогично, сила, действующая на вторую частицу со стороны первой, также определяется ее "запаздывающим" положением. В общем случае для движущихся с ускорением частиц в любой заданный момент времени $\text{t}$ силы действия и противодействия не будут равны по модулю и противоположны по направлению: $\vec{F}_{12}(t) \neq -\vec{F}_{21}(t)$.

Однако физика не "ломается". Нарушение третьего закона Ньютона для частиц компенсируется тем, что само электромагнитное поле обладает импульсом. Закон сохранения импульса остается справедливым, если рассматривать замкнутую систему "частицы + поле". Изменение импульса частиц компенсируется изменением импульса поля. Таким образом, третий закон Ньютона является следствием более фундаментального закона сохранения импульса в условиях, когда импульсом поля можно пренебречь.

2. Неинерциальные системы отсчета. В системах отсчета, движущихся с ускорением (например, вращающихся), для описания движения вводят так называемые силы инерции (например, центробежная сила, сила Кориолиса). Эти силы не являются результатом взаимодействия с каким-либо конкретным телом, а возникают из-за самого свойства неинерциальности системы отсчета. Поскольку у силы инерции нет "источника" в виде другого тела, для нее не существует ответной силы — "противодействия". Следовательно, третий закон Ньютона к силам инерции неприменим.

Таким образом, третий закон Ньютона в его классической форме — это мощный инструмент и отличное приближение для широкого круга задач механики, но он не является универсальным законом природы. Его рамки ограничены взаимодействиями, которые можно считать мгновенными, и инерциальными системами отсчета. Более универсальным и фундаментальным является закон сохранения импульса.

Ответ: Нет, третий закон Ньютона не всегда справедлив. Он нарушается для взаимодействий, распространяющихся с конечной скоростью (например, электромагнитных), и неприменим к силам инерции в неинерциальных системах отсчета. Более фундаментальным принципом, который выполняется всегда, является закон сохранения импульса.