互动科普

这次我们讲牛顿三大运动定律中的第三个，“作用力与反作用力定律”（第三运动定律）。这里所说的“作用”，是施加力的意思。

击墙的时候手为什么会疼？

内心烦闷时不由得用拳头击墙，结果感觉疼痛不已，你有没有过这样的苦涩体验呢？这是因为在拳头对墙壁施力（作用）的同时，墙壁对拳头也产生了同样大小的力（反作用）的缘故。这么说也许你会感到惊讶，其实无论是击打的一方还是被击打的一方，一定都会受到同样大小的力。

而且无论什么情况，也不管是什么力，这种关系都普遍成立。“物体A施力（作用）于物体B的时候，物体B也会对物体A施以同样大小的反方向的力（反作用)”。这就是“作用力与反作用力定律”。总之，施力的一方和受力的一方总是“对等”的。

地球也会受到我们的反作用力

比如，我们在打网球的时候，通过球拍能够实实在在地感受到网球施加的反作用力。另外，游泳时转身的动作，也是利用蹬池壁的反作用力来转换方向。无论是走路还是开汽车，都是利用了与地面的反作用力而前进的。

作用于相互分离的物体上的力也适用此定律。比如，我们的身体受到地球的吸引，这个力称作重力（万有引力），而地球也被同样大小的、来自人的身体的力所吸引。但是，由于地球非常重（质量大），来自人体吸引的这个程度的力，几乎无法使地球产生运动（即“不产生加速度”，见今年第9期《牛顿运动公式》）。所以，我们平时也不会注意到这一点。

利用这个原理，人们可以在太阳系外寻找行星。一般来说，恒星比环绕它周围的行星要重得多。比如，地球的重量约为太阳重量的1/330000，连木星的质量也只是其1/1000。

恒星用重力吸引着行星，而行星也吸引着恒星。受此影响，随着行星的运动，恒星也会产生一点点“摆动”。有时候，我们可以观测到恒星的这种“摆动”，从而找到那些隐没在黑暗中而很难直接被看见的行星。

“作用力与反作用力定律”，适用于任何力

左边是物体与物体接触时产生的力（①～④)，右边是物体与物体分离时产生的力（⑤和⑥)，这些例子表明了“作用力与反作用力定律”。每个例子都显示出，作用于两者的力大小相等、方向相反，并在同一直线上。

① 用拳头击墙。拳头之所以会疼，是因为受到了墙壁的反作用力。

② 游泳之转身。通过蹬池壁的反作用力来转换方向。

③ 步行。走路时，我们因为脚踩地面的反作用力而前进。其实，这个力就是脚与地面之间产生的“摩擦力”。在冰面或者湿的地面上之所以很难正常走动，是因为摩擦力变小的缘故。

④ 汽车的行驶。汽车也是通过轮胎接触地面的反作用力而前行。轮胎与地面之间产生的力与③相同，都是“摩擦力”。另外，图中的汽车为后轮驱动型。

⑤ 磁铁同性相斥。在这个例子上，也许我们会困惑于哪个是作用力，哪个是反作用力。其实在力的关系上，只要把一方定义为作用力，另一方就是反作用力。

⑥ 天体的运动。在恒星和行星之间，重力（万有引力）的作用使它们相互吸引。恒星也受到绕转行星的影响，而出现起伏摆动。恒星和行星以它们的共同重心为中心旋转（共同重心是将两者的质量综合考虑拟出的位置）。

（本文发表于《科学世界》2013年第10期）