8.5-Third Law of Motion

8.5-Third Law of Motion Important Formulae

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After successful completion of this topic, you should be able to:

  • Illustrate Newton's Third Law of Motion.
  • dentify situations that demonstrate the application of Newton’s third Law of Motion.
  • Calculate momentum of bodies before and after a collision (when no external force is applied), and thus apply and derive law of conservation of momentum.

The Third Law of Motion, formulated by Sir Isaac Newton, states that for every action, there is an equal and opposite reaction. This principle is fundamental in understanding the interactions between objects.

In simple terms, if an object A exerts a force on object B, then object B exerts a force of equal magnitude and opposite direction on object A. Mathematically, this can be expressed as:

If $F_{AB}$ is the force exerted by A on B and $F_{BA}$ is the force exerted by B on A, then:

$F_{AB} = -F_{BA}$

This law can be observed in various everyday scenarios. For example, when you jump off a small boat onto the shore, you push the boat backward as you propel yourself forward. The action is your jump, and the reaction is the boat moving in the opposite direction.

Another classic example is the propulsion of rockets. When a rocket engine expels gas downwards, the reaction force pushes the rocket upwards. This can be illustrated with the equation:

Thrust = $-\Delta p / \Delta t$

Where $\Delta p$ is the change in momentum and $\Delta t$ is the change in time.

The Third Law of Motion is crucial for understanding motion in a variety of physical systems. It emphasizes that forces always occur in pairs, known as action-reaction pairs. These pairs are equal in size but opposite in direction.

In sports, this law can be observed in activities such as swimming or running. When a swimmer pushes the water backward with their hands, the water pushes the swimmer forward, allowing them to move through the water effectively.

Similarly, when a football player kicks a ball, the force exerted on the ball by the player's foot is met with an equal and opposite force exerted by the ball on the foot. This interaction allows the ball to travel in the desired direction.

It's important to note that the forces in action-reaction pairs act on different objects. This means they do not cancel each other out because they do not act on the same body. Understanding this concept is essential for analyzing the dynamics of systems in physics.

Applications of the Third Law of Motion can be seen in various engineering and technology fields. For instance, the design of vehicles, aircraft, and even amusement park rides take into account the interactions described by this law to ensure stability and functionality.


NASA photo, Public domain, via Wikimedia Commons

8.5-Third Law of Motion

न्यूटन का तीसरा नियम (Third Law of Motion) कहता है कि "हर क्रिया (action) के बराबर और विपरीत प्रतिक्रिया (reaction) होती है।" अर्थात जब एक वस्तु दूसरी वस्तु पर बल (force) लगाती है, तो दूसरी वस्तु पहले वस्तु पर उतना ही बल लगाती है, लेकिन वह विपरीत दिशा में होता है।

इसका मतलब यह है कि दो वस्तुएं हमेशा एक दूसरे पर समान और विपरीत बल डालती हैं। यह बल दोनों वस्तुओं पर एक साथ प्रभाव डालते हैं, और इसका प्रभाव प्रत्येक वस्तु पर समान रूप से होता है।

उदाहरण के लिए, यदि आप किसी दीवार पर हाथ मारते हैं, तो दीवार आपके हाथ पर उतना ही बल लगाती है जितना आपने दीवार पर लगाया है, लेकिन वह बल विपरीत दिशा में होता है।

फॉर्मूला:

न्यूटन का तीसरा नियम निम्नलिखित तरीके से व्यक्त किया जा सकता है:

यदि एक वस्तु A, वस्तु B पर बल $F_{AB}$ लगाती है, तो वस्तु B, वस्तु A पर बल $F_{BA}$ लगाती है।

इसमें:

  • $F_{AB}$: वस्तु A द्वारा वस्तु B पर लगाया गया बल
  • $F_{BA}$: वस्तु B द्वारा वस्तु A पर लगाया गया बल

यह बल हमेशा बराबर होते हैं, अर्थात $|F_{AB}| = |F_{BA}|$ और इनका दिशा हमेशा विपरीत होता है।

विशेषताएँ:
  • क्रिया और प्रतिक्रिया बल हमेशा एक-दूसरे पर काम करते हैं, लेकिन वे अलग-अलग वस्तुओं पर होते हैं।
  • यह बल हमेशा समान आकार का होता है, लेकिन विपरीत दिशा में होता है।
  • यह नियम केवल तब लागू होता है जब दोनों वस्तुएं संपर्क में होती हैं।
उदाहरण:
  • जब एक व्यक्ति नाव से किनारे की ओर पुश करता है, तो नाव पर लगने वाला बल (क्रिया) नाव को किनारे की ओर धकेलता है, और नाव उसी व्यक्ति को समान बल से पीछे की ओर धकेलती है (प्रतिक्रिया)।
  • जब आप किसी कुर्सी पर बैठते हैं, तो आपका शरीर कुर्सी पर एक बल डालता है और कुर्सी आपके शरीर पर समान और विपरीत बल डालती है।
महत्वपूर्ण बिंदु:
  • न्यूटन का तीसरा नियम यह स्पष्ट करता है कि किसी भी क्रिया के लिए हमेशा प्रतिक्रिया होती है।
  • यह नियम यांत्रिकी के सिद्धांतों का आधार है, जो बलों और गति को समझने में सहायक होते हैं।
  • इस नियम से हम कई यांत्रिक घटनाओं को समझ सकते हैं, जैसे कि साइकिल चलाना, विमानों का उड़ना, और रॉकेट्स का कार्य करना।