Newton'un Üçüncü Yasası Nedir?

Muhtemelen, Dünya'nın sizi aşağı doğru çekmekte olduğunu biliyorsunuz. Ancak aynı zamanda sizin de Dünya'yı yukarı doğru çektiğinizin farkında olmayabilirsiniz. Örneğin, eğer Dünya sizi 500 N'luk bir yer çekimi kuvvetiyle aşağı doğru çekiyorsa, siz de dünyayı 500 N'luk bir yer çekimi kuvvetiyle yukarı doğru çekersiniz. Bu dikkat çekici gerçek, Newton'un üçüncü yasasında ele alınır.

Newton’un üçüncü yasası: Eğer bir A nesnesi bir B nesnesine bir kuvvet uyguluyorsa, bu durumda B nesnesi de A nesnesine eş büyüklükte ve ters yönde bir kuvvet uyguluyor olmalıdır.

Bu yasa, doğada var olan kesin bir simetriyi temsil eder: Kuvvetler daima çifttir ve bir nesne kendisine kuvvet uygulanmaksızın başka bir nesneye kuvvet uygulayamaz. Bu yasayı bazen ''aksiyon-reaksiyon'' ya da genellike ''etki-tepki'' olarak adlandırırız; burada uygulanan kuvvet etki ve deneyimlenen kuvvet tepkidir.

Newton’un üçüncü yasasının nasıl çalıştığını, kişilerin hareket etmesine bakarak görebiliriz. Aşağıda yer alan şekilde görüldüğü gibi, havuzun kenarını iten bir yüzücüyü düşünün.

Yüzücü ayaklarıyla havuzun duvarını iter ve bu itmenin ters yönünde ivme kazanır. Duvar, yüzücüye eşit büyüklükte ve ters yönlü bir kuvvet uygulamıştır. Eşit büyüklükte ve ters yönlü kuvvetlerin birbirini yok edeceğini düşünebilirsiniz, ancak kuvvetler farklı sistemlere etki ettiklerinden bu gerçekleşmez. Buradaki durumda, inceleyebileceğimiz iki sistem bulunmaktadır: yüzücü veya duvar. Eğer ilgilendiğimiz sistem -şekildeki gibi- yüzücü ise, bu durumda $F_{\text{duvardan ayaklara}}$‍ bu sistemdeki bir dış kuvvettir ve hareketini etkiler. Yüzücü $F_{\text{duvardan ayaklara}}$‍ yönünde hareket eder. Bunun aksine, $F_{\text{ayaklardan duvara}}$‍ kuvveti duvara etki eder ve ilgilendiğimiz sistemde değildir. Dolayısıyla $F_{\text{ayaklardan duvara}}$‍ sistemin hareketini doğrudan etkilemez ve $F_{\text{duvardan ayaklara}}$‍ kuvvetini yok etmez. Dikkat ederseniz, yüzücü hareket etmek istediği yönün ters yönünde itmektedir. Dolayısıyla, yüzücünün itişine karşı olan reaksiyon, istenen yöndedir.

Newton’un üçüncü yasası için başka örnekler bulmak oldukça kolaydır. Yürüyerek tahtanın önünden geçen bir öğretmen, yere geri yönlü bir kuvvet uygular. Yer öğretmene doğru ileri yönlü bir tepki kuvveti uygulayarak, onun ileri doğru ivme kazanmasını sağlar.

Benzer şekilde, bir arabanın ivmelenmesinin nedeni, aracın tekerleklerinin yeri geri itmesine tepki olarak yerin aracın tekerleklerini öne itmesidir. Aracın tekerleklerinin geri doğru ittiğini, tekerlekler çakıllı bir yolda dönerken ve taşları geri doğru atarken gözlemleyebilirsiniz.

Bir başka örnek, roketlerin gazları yüksek süratle geriye doğru atarak öne doğru hareket etmesidir. Bu, roketin yanma odasındaki gaza geri yönlü büyük bir kuvvet uyguladığı ve bu nedenle gazın da rokete büyük bir tepki kuvveti uyguladığı anlamını taşımaktadır. Bu tepki kuvveti itki olarak adlandırılır. Genel bir yanlış algı, roketlerin yeri veya arkalarındaki havayı iterek hızlandıklarıdır. Oysa roketler egzoz gazlarını daha kolay dışarı atabildikleri vakumlu ortamlarda daha iyi çalışırlar.

Helikopterler benzer şekilde havayı aşağı iterler ve böylece yukarı yönlü tepki kuvveti ya da bir kaşka deyişle taşıma kuvveti oluştrurlar. Kuşlar ve uçaklar da havaya kendilerine gereken kuvvetin ters yönünde bir kuvvet uygulayarak uçar. Örneğin, yukarı ve öne doğru gitmek için, kuşun kanatları havayı aşağıya ve geriye iter.

Bir adam, kullandığı arabayla (Araba 1) üstünde büyük bir buzdolabı olan başka bir arabayı (Araba 2) sağa doğru itmektedir. Araba 2'nin toplam kütlesi (araba artı buzdolabı), Araba 1'in toplam kütlesinin (araba artı adam) üç katıdır. Eğer adam iki araba sağa doğru ivme kazanacak kadar kuvvetle itiyor ise, arabalara etki eden kuvvetlerin büyüklüklerine ilişkin kesin olarak ne söylenebilir?

Aşağıdaki çizimde görüldüğü gibi, bir kutu bir masanın üstünde durmaktadır. Çizimin altındaki tabloda çeşitli kuvvetler listelenmiştir.