Третій закон Ньютона і закон збереження імпульсу

Усяка дія одного тіла на інше має характер взаємодії. Розглянемо ізольовану систему, яка складається із двох взаємодіючих матеріальних точок. Їхня взаємодія може бути обумовлена деформацією при зіткненні, притяганням внаслідок всесвітнього тяжіння, притяганням або відштовхуванням, якщо матеріальним точкам надані електричні заряди. В ізольованій системі з двох точок справджується закон

де і – сили, з якими матеріальні точки діють одна на одну. Експериментальне вивчення взаємодії матеріальних точок підтверджує рівність сил і показує, що ці сили напрямлені вздовж прямої, яка сполучає взаємодіючі точки. На узагальненні дослідних фактів, отриманих при різних видах взаємодії двох матеріальних точок, ґрунтується третій закон Ньютона: сили взаємодії двох матеріальних точок рівні за модулем, протилежно напрямлені і діють вздовж прямої, яка сполучає ці матеріальні точки.

При формулюванні третього закону динаміки І. Ньютон одну із сил назвав дією, а другу – протидією. Таким розподілом сил взаємодії із двох взаємодіючих тіл виділяють головне, яке чинить дію, а друге тіло є підпорядкованим – воно «реагує» рівновеликою протидією. Наприклад, в електропоїзді, що рухається, головним є електровоз, який розвиває силу тяги і діє на вагони, а вагони створюють протидію силі тяги. Проте не завжди при взаємодії можна відрізнити тіло, що діє, від тіла, що протидіє.

При будь-яких взаємодіях двох тіл сили завжди виникають попарно, і обидві сили завжди мають однакову природу. Ці сили прикладені до різних тіл, тому їх не можна розглядати як сили, що зрівноважують одна одну.

Третій закон Ньютона дає можливість здійснити перехід від механіки матеріальної точки до механіки системи матеріальних точок, якщо дотримуватись уявлення про сили парної взаємодії між матеріальними точками системи.

Розглянемо систему, яка складається матеріальних точок. Матеріальні точки системи можуть взаємодіяти як між собою, так і з зовнішніми тілами, які не входять до системи. У зв'язку з цим розрізняють внутрішні і зовнішні сили, які діють на матеріальні точки системи. Внутрішні сили – це сили взаємодії між матеріальними точками самої системи, а зовнішніми називають сили, з якими на матеріальні точки системи діють зовнішні тіла. Систему називають замкненою, якщо на матеріальні точки системи не діють зовнішні сили або геометрична сума зовнішніх сил дорівнює
нулю.

Можна довести, що геометрична сума всіх внутрішніх сил, які діють у системі, дорівнює нулю. Інакше кажучи, внутрішні сили не впливають на вектор повного імпульсу системи.