牛顿第三定律在趣味力学中的应用

我们只有用力抓住门把手向自己拉过来，门才会被打开，此时我们手臂的两端间隙变小，中间的肌肉收缩，就会在门和我们之间产生把门和我们相互拉近的力的作用。这个作用在门上和我们自己身体上的力其实是两个力，它们量相等，但方向却相反。假如我们不是拉门，而是换作是推门，同样有两个力把我们的身体和门同时推开，这和上面的情况没有分别。

其实无论是什么样的力，包括肌肉的力量，以及其他各种各样的力，都是一样的，它都不会单独地存在，而是成双成对地出现的。例如：一个作用力，它作用在我们所说的受力物体上；那么肯定有另一个大小相等的反作用力作用在施力物体上。力学中将这句话概括为“作用力和反作用力是相等的”，这句话太简洁了，以至于人们理解起来都有了困难。

这个定律的含义是：力每一次都是成双出现的，每当有力作用于一个地方的时候，其他地方一定还有另外一个和它相等但是方向相反的力存在。这两个地方同时分别受到这两个力之一的作用，要么相互接近，要么相互离开。

如图1-5，这会儿有三个力同时作用在儿童气球下面的坠子上，它们分别是P——气球的牵引力、Q——绳子的拉力和R——坠子的自身重力。让我们来研究一下它们三个，想象中感觉这三个力似乎都是单一的。但事实是：它们每一个力都有一个和它相等但方向相反的力存在。详细地说，在气球的线上，存在着一个和P 相等但是方向相反的力，它通过气球线作用在气球上（图1-6中的P1）；在绳子的作用力的位置，作用在手上，也有一个和Q 相等但方向相反的力（图1-6中的Q1）；作用于地球，同时有一个和R 相等但方向相反的力（图1-6中的R1），地球的引力虽然作用于坠子，但是地球同时也受到坠子对它的吸引力作用。

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图1-5　三个力P、Q、R 分别作用在儿童玩的气球上，找出反作用力的所在位置

图1-6　上图问题的解答：反作用力P1、Q1 和R1

另外值得一提的是，假如有两个1 千克力的力同时分别作用在一根绳子的两端，这个时候让我们回答绳子的张力是多大，这其实和十分钱的邮票价值是多少是一回事。提问本身就包含了问题的答案——绳子的张力是1 千克力。“两个1 千克力的力分别作用在绳子的两端”和“1 千克力的张力作用在绳子身上”两种说法是一致的。因为只存在一个张力，它是由两个作用方向相反的力构成，再没有别的1 千克力存在了。我们经常会由于没有记住这一点，而导致粗心的错误。我们继续看下面一节的例子。