牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律物理術(shù)語(yǔ)01定義定律適用范圍應(yīng)用領(lǐng)域定律特點(diǎn)發(fā)展簡(jiǎn)史定律影響目錄0305020406基本信息牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律(Newton'sThirdLawofMotion-ForceandAcceleration)的常見表述是：相互作用的兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。該定律是由艾薩克·牛頓在1687年于《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中提出的。牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律和第一、第二定律共同組成了牛頓運(yùn)動(dòng)定律，闡述了經(jīng)典力學(xué)中基本的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。定義定律定義定律相互作用的兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上，表達(dá)式為。

定律特點(diǎn)定律特點(diǎn)牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律研究的是物體之間相互作用制約的機(jī)制，研究的對(duì)象至少是兩個(gè)物體，多于兩個(gè)以上的物體之間的相互作用，總可以區(qū)分成若干兩兩相互作用的物體對(duì)。作用力和反作用力是相互的，互相依賴相為依存，均以對(duì)方存在為自已存在的前提，沒有反作用力的作用力是不存在的；力具有物質(zhì)性，不能脫離開物體（物質(zhì)）而存在；力總是兩個(gè)以上物體之間的相互作用產(chǎn)生的。牛頓第三定律也具有瞬時(shí)性，即作用力和反作用力的同時(shí)性，它們是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失、同時(shí)變化，作用力與反作用力的地位是對(duì)等的，稱誰(shuí)為作用力誰(shuí)為反作用力是無(wú)關(guān)緊要的。作用力和反作用力必須是同一性質(zhì)的力，即作用力為彈力反作用力也一定是彈力，反之亦然。而自然界僅有四類基本的相互作用，即電磁相互作用、引力相互作用、強(qiáng)相互作用和弱相互作用，所以從本質(zhì)上區(qū)分力的性質(zhì)也僅存在這四種，作用力與反作用力確實(shí)必須屬于同一性質(zhì)的力。作用力和反作用力不能求和，即不能將第三定律寫成，原因是作用力和反作用力分別作用在兩個(gè)不同的物體上，各自產(chǎn)生的作用效果不同。作用力與反作用力的作用效果不能相互抵消。

適用范圍適用范圍牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律只適用于慣性系中實(shí)物物體之間的相互作用，如在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的電子，將受到電磁場(chǎng)力作用，但無(wú)從談?wù)撾娮訉?duì)電磁場(chǎng)的反作用力；非慣性系中的慣性力無(wú)反作用力；由場(chǎng)參與的相互作用，其作用傳遞是需要時(shí)間，作用與反作用的同時(shí)性不成立。第三定律是獨(dú)立的，但也存在適用范圍。

第三定律在類似“無(wú)論相互作用的兩物體是靜止的還是運(yùn)動(dòng)的，該定律都成立”

的表述后，曾被加上一段說(shuō)明，“如果把該定律應(yīng)用于電磁場(chǎng)將會(huì)遇到困難……分別作用于帶電粒子的力，并不符合該定律”

或“不能把該定律推廣到相對(duì)論中”

或“不能把該定律推廣到運(yùn)動(dòng)帶電粒子上”

或“電磁場(chǎng)是一個(gè)特別麻煩的系統(tǒng)，當(dāng)這樣的場(chǎng)出現(xiàn)時(shí)，就會(huì)引起佯謬……該定律明顯失效……如果把場(chǎng)考慮進(jìn)去，佯謬就可以在牛頓體系中得到解決”

或“該定律不是經(jīng)常正確的，但它在接觸相互作用（即在物體直接接觸情況下，觀察到的相互作用）以及彼此間‘有一定距離的靜止物體相互作用的情況下是完全嚴(yán)格成立的”

等。如將該律表述為：“兩接觸物體（包括粒子和場(chǎng)）之間的作用和反作用，大小相等，方向相反，作用在一條直線上”，那么一切“失效”、“不成立”之說(shuō)都不復(fù)存在。雖然新舊表述只是“接觸”兩字之差，但卻更明顯地反映了近距作用的觀點(diǎn)，這樣的表述既適用于電磁相互作用，又可推廣到相對(duì)論中。

在經(jīng)典力學(xué)中，第三定律成立的條件是：宏觀物體作低速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度接近光速時(shí)，作用力和反作用的大小一般不再相等。

對(duì)于接觸力，該定律嚴(yán)格成立，對(duì)于非接觸力，例如萬(wàn)有引力和電磁力，由于相互作用通過(guò)場(chǎng)以有限速度傳播，需要考慮推遲效應(yīng)。發(fā)展簡(jiǎn)史發(fā)展簡(jiǎn)史十七世紀(jì)中葉，碰撞問題成為科學(xué)界共同關(guān)心的課題，不少科學(xué)家都致力于該問題的研究。當(dāng)時(shí)，對(duì)碰撞問題研究較早的有笛卡爾。1664年，牛頓受到笛卡爾的影響，也開始研究二個(gè)球形非彈性剛體的碰撞問題。1665—1666年間牛頓又研究了二個(gè)球形剛體的碰撞問題。他沒有像其它科學(xué)家那樣把注意力集中在動(dòng)量和動(dòng)量守恒方面，而是把注意力放在物體之間的相互作用上，對(duì)于兩剛體的碰撞，他提出，“……一于是在它們向彼此運(yùn)動(dòng)的時(shí)間中（就是它們相碰的瞬間）它們的壓力處于最大值，……它們的整個(gè)運(yùn)動(dòng)是被此一瞬間彼此之間的壓力所阻止，……只要這兩個(gè)物體都不互相屈服，它們之間將會(huì)持有同樣猛烈的壓力，……它們將會(huì)象以前彈回之前彼此趨近那樣多的運(yùn)動(dòng)相互離開?！?/p>

上面這段話可看出，牛頓當(dāng)時(shí)就已認(rèn)識(shí)到在物體相互碰撞的瞬間，它們的運(yùn)動(dòng)被彼此之間的壓力所改變。稍后，牛頓又認(rèn)識(shí)到：“如果二物體p和r彼此相遇，因?yàn)閜壓r和r壓p是一樣大小，所以二者的阻力是相同的?！蓖瑫r(shí)，他還用圖形明確表示p壓r和r壓p的力是在同一條直線上。

由此可見，牛頓在1665—1666年間就已經(jīng)意識(shí)到了牛頓第三定律的全部?jī)?nèi)容，但是將它作為牛頓運(yùn)動(dòng)三定律之一在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中正式提出，卻是20多年以后的事，在1668—1669年間，惠更斯、沃里斯和雷恩對(duì)碰撞問題也做了很多研究工作，并得出了一些重要的結(jié)論，其中惠更斯的工作比較突出。他證明了兩硬體在碰撞過(guò)程中同一方向的動(dòng)量保持不變，糾正了笛卡爾不考慮動(dòng)量具有方向性的錯(cuò)誤，而且首次提出碰撞前后的動(dòng)量守恒。牛頓在正式提出第三定律時(shí)肯定了他們的工作，同時(shí)也指出了他們的局限性。應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律是研究質(zhì)點(diǎn)系運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)，一般來(lái)說(shuō)接觸物體之間相互作用都遵從該定律，對(duì)于相隔一定距離物體之間的相互作用要看具體情況。在A物體給B物體一個(gè)作用力F的同時(shí)，B物體也給A物體一個(gè)反作用力F反。當(dāng)B物體靜止時(shí)F反=-F，當(dāng)B物體運(yùn)動(dòng)（或者作用點(diǎn)滑動(dòng)）時(shí)F反<-F，這時(shí)反作用力等于B物體在F的作用下運(yùn)動(dòng)所受到的阻力F阻，即F反=F阻。綜合上述兩種狀況得：F反=F阻≤-F。以根據(jù)“空吸（卷吸）作用”原理設(shè)計(jì)一種尾噴管，從輪船的后側(cè)面吸水經(jīng)尾噴管噴出，通過(guò)增加噴水量來(lái)獲得更大的反作用力，從而提高推進(jìn)效率。此外，F(xiàn)反=F阻≤-F還能廣泛用于指導(dǎo)飛機(jī)、火箭和車輛等運(yùn)動(dòng)機(jī)械的制造設(shè)計(jì)，對(duì)于提高它們的推進(jìn)效率都會(huì)大有幫助。

螺旋槳飛機(jī)、噴氣式飛機(jī)、火箭都是運(yùn)用牛頓第三定律的原理。定律影響定律影響牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律不僅揭示兩物體相互作用的規(guī)律，而且為解決力學(xué)問題，轉(zhuǎn)換研究對(duì)象提供了理論基礎(chǔ)，拓寬了牛頓第二定律的適用范圍，是牛頓物理學(xué)中不可分割的重要組成部分。

于是由僅單一物體（只研究一個(gè)物體）的第一定律和第二定律出發(fā)，結(jié)合第三定律擴(kuò)展了研究對(duì)象，就自然而然地解決了全部不論多么復(fù)雜的系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)問題了。第三定律是確實(shí)是完全獨(dú)立的基本規(guī)律，它不能由第二定律推演得出，第二定律也代替不了第三定律，第一定律更不能取代第三定律。

牛