關(guān)于牛頓第三定律的解讀與運(yùn)用

董軒竹

牛頓第三定律沒有牛頓第一定律和第二定律那樣復(fù)雜，其并不需要考慮物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，也不需要選擇合適的參考系，只作用于兩個(gè)物體上，且只存在作用力和反作用力.然而，對(duì)如此簡單的定義，也可能出現(xiàn)理解上的問題.事實(shí)上，隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，牛頓第三定律早已滲透到日常生活的方方面面，成為人類社會(huì)發(fā)展中不容或缺的一種理論支撐.

一、對(duì)牛頓第三定律的解讀

在高中物理課堂上，牛頓第三定律的概念和性質(zhì)常常給人一種“牛頓第三定律適用于所有情況”的錯(cuò)覺，導(dǎo)致在后續(xù)電場、磁場的學(xué)習(xí)中出現(xiàn)概念性錯(cuò)誤.筆者認(rèn)為，牛頓第三定律并不適用于所有情況，具體體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一方面，牛頓第三定律不適用兩個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷之間的作用力.運(yùn)動(dòng)電荷間的作用力涉及洛倫茲力和萬有引力的內(nèi)容，在分析中可以參考這兩個(gè)力的相關(guān)公式.另一方面，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)之間的作用力不滿足牛頓第三定律，因?yàn)閮少|(zhì)點(diǎn)之間可能存在引力場.

二、牛頓第三定律的實(shí)際運(yùn)用

1.日常生活中的運(yùn)用.

在日常生活中，我們所接觸到的絕大部分物體的相互作用力都是在宏觀條件下的，所以大部分作用力都滿足牛頓第三定律的要求.換言之，牛頓第三定律貫穿衣食住行的方方面面.例如，在出行方面，無論是駕車還是步行，都離不開牛頓第三定律的支持.在步行中，鞋底與地面產(chǎn)生摩擦力，滿足牛頓第三定律，鞋底與地面的摩擦力與地面對(duì)鞋的推力存在相互作用.在駕車過程中，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力裝置、剎車裝置也都滿足牛頓第三定律.

2.生產(chǎn)作業(yè)中的運(yùn)用.

從現(xiàn)代工業(yè)的視角來看，牛頓第三定律也可應(yīng)用于諸多的生產(chǎn)作業(yè)活動(dòng)，極大地提高了生產(chǎn)作業(yè)的綜合效率.就以道路修建為例，為了使道路更加牢固，通常需要使用機(jī)器來修建路基，用電磁鐵將重達(dá)幾噸的鐵石吊到高空后砸下.根據(jù)牛頓第三定律可知，鐵石作用在地面上的壓力與地面作用在鐵石上的壓力是一對(duì)相互作用力，能夠使路面更加牢固緊實(shí).而在修建好路基之后，鋪設(shè)瀝青時(shí)壓路機(jī)與路面也存在相互作用力，同樣也是牛頓第三定律的典型運(yùn)用.事實(shí)上，諸如此類的案例不勝枚舉，充分驗(yàn)證了牛頓第三定律在生產(chǎn)作業(yè)中的廣泛運(yùn)用，也間接展現(xiàn)了牛頓第三定律對(duì)現(xiàn)代生活的重要影響.

3.高新科技中的運(yùn)用.

牛頓第三定律不僅在日常生活和生產(chǎn)作業(yè)中有著廣泛的運(yùn)用，在現(xiàn)代高新科技中也扮演著重要的角色.尤其是在現(xiàn)代化進(jìn)程持續(xù)加快的宏觀背景下，人們對(duì)于出行的速度提出了更高的要求，而傳統(tǒng)的火車已經(jīng)無法滿足基本出行要求.正因如此，磁懸浮列車順勢(shì)而生，其摒棄了傳統(tǒng)的列車車輪，借助軌道中強(qiáng)大的磁力，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，列車對(duì)軌道的壓力和軌道對(duì)列車的磁力是一對(duì)相互作用力，促使磁懸浮列車可以懸浮在軌道上，完成高速的運(yùn)轉(zhuǎn)工作.

近年來，我國航空航天事業(yè)表現(xiàn)出充沛的發(fā)展動(dòng)力，也與牛頓第三定律密不可分.以火箭發(fā)射為例，火箭中的燃料在燃燒時(shí)對(duì)空氣產(chǎn)生的壓力及空氣對(duì)燃料的推力是一對(duì)相互作用力，燃料對(duì)火箭的推力及火箭對(duì)燃料的壓力也是一對(duì)相互作用力，以此來確?；鸺軌颢@得足夠的動(dòng)力以順利進(jìn)入太空.同樣的，在太空中，航天員對(duì)太空艙壁的壓力及太空艙壁對(duì)航天員的反作用力也是一對(duì)相互作用力，以幫助航天員在失重的情況下也能保持平衡.

三、牛頓第三定律的運(yùn)用暢想

牛頓第三定律的運(yùn)用并不局限在以上提到的日常生活、生產(chǎn)作業(yè)和高新科技三個(gè)方面，在未來的發(fā)展中，牛頓第三定律將表現(xiàn)出更強(qiáng)的張力和拓展力，持續(xù)滲透到現(xiàn)代生活中，不斷實(shí)現(xiàn)科學(xué)家牛頓對(duì)物理學(xué)發(fā)展的理性構(gòu)想.從磁懸浮列車的順利運(yùn)行也不難看出，牛頓第三定律在實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)方面表現(xiàn)突出，相信在不久的將來，科學(xué)家們也能夠研發(fā)出更快的交通工具，進(jìn)一步提升現(xiàn)代生活的質(zhì)量.

本文結(jié)合筆者自身的學(xué)習(xí)情況討論了牛頓第三定律的基本概念和實(shí)際運(yùn)用范圍，研究發(fā)現(xiàn)：牛頓第三定律在高中物理學(xué)習(xí)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，但其并非適用于所有條件，在應(yīng)用中需要嚴(yán)格考慮兩物體的相互作用關(guān)系.另外，伴隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，牛頓第三定律在實(shí)際生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用將更加深入，對(duì)我們的生活造成深度的影響.正因如此，在今后的物理學(xué)習(xí)中，我們更要關(guān)注牛頓第三定律，樹立探究精神，提出更多新的理性解讀，為推動(dòng)牛頓第三定律的運(yùn)用注入充足的動(dòng)力.