讨论:牛顿第三运动定律

讨论

牛顿第三定律，时常会被许多人一知半解地应用．这也许是因为以下几个原因：它从来就没有被详细地解释清楚、它经常被不正确地描述在许多刊物里(包括教科书)、猛然一看下，牛顿运动定律是反直觉的（参见那篇文章的历史观点与三条定律的字句）。

我们必须了解一点：牛顿第三定律内，所提到的反作用力是施加在另外一个物体，而不是作用力施加在的物体。举例而言，因为万有引力，当物体 A 吸引物体 B 时（作用力），物体 B 也同时吸引著物体 A（大小相同，方向相反的反作用力）。

我们必须记住另外一点：这反作用力的物理本质与作用力的是完全相同的。如果作用力是由万有引力而来，那么，反作用力也是由万有引力而来。因此，任何关于一个问题的研讨，如果结论是作用力与反作用力的物理本质不相同，则此结论必定是不正确的；我们必须抛弃这不正确的结论。

• • 正确的分析**
• 地球循轨道绕着太阳运行。这是因为地球感受到太阳的万有引力(作用力)。这里，作用力的角色是向心力，保持地球在太阳的附近。同时，太阳感受到地球的万有引力于(反作用力)，与作用力大小相同，方向相反（在这里, 拉引著太阳往地球移动｝。因为太阳的质量超大于地球，看起来地球的拉引对于太阳并没有造成甚么反应；但事实上，太阳有反应。关于这两个物体联合的运动（忽略所有其它天体），一个正确的描述是，它们都循轨道绕着整个系统的质心运行。
• 思考一个铅球，垂悬在一根（不能伸展的）钢缆的末端。而钢缆的另一端连接于实验室的天花板．因为铅球的重量，它被拉向地球（作用力）。对应的反作用力是铅球施加于地球的万有引力: 这与钢缆完全无关；实际上，甚至在没有钢缆时，反作用力仍旧存在。从另一方面看，如果钢缆的张力将铅球向上拉扯，防止它下落，那么铅球也同时拉扯著钢缆，大小相同，方向相反。如果，对于天花板，这简单的系统是静止的（绝对没有加速度），牛顿第一定律指明，铅球所受到的净力等于零。我们已经知道，铅球受到两个不同的力（地球的地心引力与钢缆的张力）。我们可以断定，这两只力必然是大小相同，方向相反；也就是说，它们相互补偿。但是，这并不表示它们是一对作用力与反作用力。
• 为了要检查这些概念的解释是否正确，让我们把钢缆改换为弹簧。如果这新系统最初是静止的（相对于实验室的天花板）。则前面的分析也适合．但是，如果，这系统现在被微扰（例如，铅球被轻轻的推一下或拉一下），铅球开始上下震动。由于加速度的产生，根据牛顿第一定律，我们论定净力不等于零。可是，铅球与地球的质量都没有改变；铅球与地球质心之间的距离也几乎一样。所以，源于万有引力的作用力与反作用力仍旧不变。不同的是我们现在有一个动力系统，铅球所受到的万有引力暂时的与弹力失去平衡。弹力的大小与方向都随时间而改变（震动频律跟弹簧的弹簧常数有关）。弹力和弹簧的长度变化量成线性关系。

• • 错误的分析**
• 牛顿第三定律时常是用一种简单的，但是不完全的与不正确的句子陈述出来：

作用力与反作用力的大小相同，方向相反。

对于每一道作用力，都有一道大小相同，方向相反的反作用力。

这些句子没有成功的清楚表述出，作用力与反作用力是施加于不同的物体。并不是因为两只力，正好大小相同，方向相反，它们就自动地形成了，符合牛顿第三定律的，一个作用力－反作用力的力对。

• 作用力与反作用力问题时常跟平衡问题混淆。例如，思考这个句子：

一本书稳定的直立在桌子上。因为，它的重量，一道将它往下拉的力，与桌子的反作用力，一道将它往上推的力，互相平衡。

如上所述，这并不符合牛顿第三定律的正确含意。既然两道力都施加于同一个物体，它们不可能成为作用力－反作用力的力对。无论如何，静止与牛顿第三定律是毫不相关的。特别注意，重量的概念时常会被误解。

• 另外一个非常普遍的错误声明：

离心力是向心力的反作用力。

明显的，如果一个物体，同时受到一道离心力与一道大小相同，方向相反的向心力，净力等于零；这物体不会呈现圆周运动。离心力是道伪力：只有在非惯性参考系内，才会测量出离心力的存在。

争议

上述的情况有不清楚之处，原因在于未对系统作定义。 简而言之，既然讨论铅球与地球间的引力关系，就不应该将钢缆考虑进来。或者说，钢缆应该与铅球成一系统对应于地球引力。 另而言之，若只考虑到钢缆与铅球间的对应关系。则钢缆张力反作用于铅球重力，或铅球重力反作用于钢缆张力，便可成立。 以上是由系统的观察点而定。也符合第牛顿三定律。 我觉得，牛顿第三定律他并未对对于"力来源"作定义，所以我们不应该一厢情愿为其加上注解，并无限上纲。 与其作错误理解，宁可去推翻或修改之。

提到钢缆的主要目的，就是要显示出，铅球所受到的两种不同的力（地球的地心引力与钢缆的张力），并不是一对作用力与反作用力。老陈 (留言) 2008年11月17日 (一) 06:53 (UTC)

“成双结对的配对力“章节中“如右图所示，两位溜冰者溜冰者彼此施加于对方的力，大小相同，方向相反。” 多了一个溜冰者。Albert Ge(留言) 2018年2月12日 (一) 03:03 (UTC)

• 谢谢指出笔误，已修正。--老陈（留言） 2018年2月12日 (一) 23:26 (UTC)