Newtons tredje lag

Newtons tredje lag säger att krafter alltid uppträder i par: när ett föremål utövar en kraft på ett annat, utövar det andra föremålet samtidigt en lika stor kraft i motsatt riktning tillbaka. Det avgörande är att dessa två krafter verkar på olika föremål, det är skillnaden mot kraftjämvikt, där två krafter på samma föremål tar ut varandra.

En vanlig missuppfattning är att den större eller starkare kroppen utövar den större kraften. Det stämmer inte. Träffar en fluga vindrutan på en bil är kraften från bilen på flugan exakt lika stor som kraften från flugan på bilen. Det som skiljer är vad krafterna gör: bilens stora massa gör att den knappt påverkas, medan flugans lilla massa gör att den får en enorm acceleration. Samma kraft, men olika följder på grund av massan.

Du går framåt genom att trycka bakåt mot marken med foten. Enligt Newtons tredje lag trycker marken tillbaka på din fot med en lika stor kraft framåt, och det är den kraften som driver dig fram. En simmare knuffar undan vattnet bakåt med armar och ben, och vattnet knuffar tillbaka simmaren framåt. Krafterna tar inte ut varandra eftersom de verkar på olika saker: din fot och marken, simmarens hand och vattnet.

Samma princip driver en raket. Motorn skjuter ut het gas nedåt med stor kraft, och enligt tredje lagen skjuter gasen tillbaka på raketen uppåt med en exakt lika stor kraft. Det är därför raketer fungerar även i rymdens vakuum, de behöver inget att ta spjärn mot utanför sig själva, bara sin egen utskjutna gas. Samma rekyl känns när ett gevär avfyras: kulan accelererar framåt, och geväret knuffas bakåt mot axeln med en lika stor kraft, men eftersom gevärets massa är mycket större får det mycket mindre fart.

Det här lär du dig

Formulera Newtons tredje lag och identifiera kraft och motkraft i en växelverkan
Förklara varför kraft och motkraft inte kan ta ut varandra
Skilja mellan Newtons tredje lag och kraftjämvikt
Ge exempel på kraft och motkraft från gång, simning, raketer och rekyl

Begrepp att kunna

Newtons tredje lag: Om ett föremål A utövar en kraft på ett föremål B, utövar B samtidigt en lika stor kraft på A i motsatt riktning. Krafterna verkar alltid på olika föremål.
Kraft och motkraft: Ett par krafter mellan två föremål som är lika stora, motsatt riktade, uppstår samtidigt och verkar på var sitt föremål. De är två sidor av samma växelverkan.
Reaktionskraft: Den ena kraften i ett kraft-motkraftpar, till exempel markens kraft tillbaka på din fot när du går. Den uppstår samtidigt som den andra kraften, inte efter den.
Växelverkan: En ömsesidig påverkan mellan två föremål där båda utövar en lika stor kraft på varandra, riktad åt motsatt håll.
Rekyl: Den bakåtriktade rörelsen som uppstår när ett föremål skjuter ut något annat framåt, till exempel när ett gevär knuffas bakåt när en kula avfyras.

Vanliga svårigheter

Tror att den större kroppen utövar den större kraften

Det är en vanlig men felaktig tanke att en tung eller stark kropp drar eller trycker hårdare än en lätt eller svag. Enligt Newtons tredje lag är krafterna i en växelverkan alltid exakt lika stora, oavsett storlek. Det som skiljer sig är accelerationen: samma kraft ger en lätt kropp en mycket större hastighetsändring än en tung kropp.

Blandar ihop kraft-motkraft med kraftjämvikt

Kraft och motkraft verkar på två olika föremål och kan därför aldrig ta ut varandra. Kraftjämvikt handlar om två eller flera krafter som verkar på samma föremål och som tar ut varandra så att föremålet inte accelererar. En bok som ligger stilla på ett bord är i kraftjämvikt, men boken som trycker ned på bordet och bordet som trycker upp på boken är samtidigt ett kraft-motkraftpar.

Tror att motkraften gör att rörelse blir omöjlig

Eftersom kraft och motkraft är lika stora undrar många hur något över huvud taget kan accelerera. Lösningen är att de två krafterna verkar på olika föremål. När du trycker bakåt mot marken och marken trycker tillbaka på dig, är det bara kraften på dig som avgör din egen acceleration, inte kraften på marken.

Vanliga missuppfattningar

Den större kroppen drar hårdare. Eleven tror att den tyngre, större eller mer aktiva kroppen utövar den större kraften i en växelverkan. Enligt Newtons tredje lag är krafterna lika stora och motriktade.

I verkligheten

Du går längs en trottoar genom att trycka bakåt mot marken med foten vid varje steg

Enligt Newtons tredje lag trycker marken tillbaka på din fot med en lika stor kraft, men riktad framåt. Det är denna motkraft från marken som faktiskt accelererar dig framåt. Utan friktion mellan sko och mark kan foten inte trycka bakåt mot marken, och då uppstår inte heller någon kraft framåt från marken. Därför är det så svårt att gå på blankis, där friktionen är mycket liten.

En raket lyfter från en startplatta genom att skjuta ut het gas nedåt med stor kraft

Gasen trycker uppåt på raketen med en kraft som är exakt lika stor som raketens kraft nedåt på gasen. Eftersom raketen bara behöver trycka mot sin egen utskjutna gas, inte mot marken eller luften, fungerar den även i rymdens vakuum.

Tips

Identifiera alltid de två föremålen i en växelverkan innan du resonerar: vilket föremål utövar kraften, och på vilket annat föremål verkar motkraften? Hittar du bara ett föremål har du inte hittat ett kraft-motkraftpar.
Stå still och tryck handen rakt mot en vägg. Känn hur väggen trycker tillbaka med precis samma kraft du själv använder, bara åt motsatt håll. Det är den enklaste demonstrationen av Newtons tredje lag du kan göra själv.
När du är osäker på om en situation handlar om kraft-motkraft eller kraftjämvikt, fråga dig om de två krafterna verkar på samma föremål (då är det jämvikt) eller på två olika föremål (då är det Newtons tredje lag).

Testa dig själv

1. Du hoppar upp från marken. Förklara med Newtons tredje lag varför du lyfts upp i luften.

Dina ben trycker nedåt mot marken. Enligt Newtons tredje lag trycker marken tillbaka på dina ben med en lika stor kraft uppåt. Det är den kraften från marken, inte kraften du själv utövar nedåt, som accelererar din kropp uppåt. Kraft och motkraft verkar här på två olika föremål: dina ben och marken.

2. En stor lastbil och en liten personbil krockar rakt framifrån. Är kraften på lastbilen mindre än kraften på den lilla bilen?

Nej, kraften är exakt lika stor på båda fordonen enligt Newtons tredje lag. Det som skiljer sig är följderna: den lilla bilen har mindre massa och får därför en mycket större acceleration (och skadas mer) av samma kraft, medan lastbilens stora massa gör att den bromsas mycket mindre. Lika kraft, men olika rörelseförändring.

3. En person i en liten roddbåt kastar en tung sten rakt framåt. Varför glider båten samtidigt bakåt genom vattnet?

När personen utövar en kraft framåt på stenen för att kasta den, utövar stenen enligt Newtons tredje lag en lika stor kraft bakåt på personen och därmed på båten. Detta är en rekyleffekt: samma kraft som gav stenen dess fart framåt ger båten en lika stor knuff bakåt, men eftersom båten och personen har betydligt större massa än stenen får de mycket mindre fart.

Ur kursplanen

Fysik åk 7–9 · Fysiken i naturen och samhället
Krafter, rörelser och rörelseförändringar samt hur kunskaper om detta kan användas, till exempel i frågor om trafiksäkerhet.
Fysik nivå 1a1 · Krafter och rörelse
Likformig och likformigt accelererad rätlinjig rörelse. Krafter och impuls som orsak till förändring av hastighet och rörelsemängd.
Fysik nivå 1b · Krafter och rörelse
Likformig och likformigt accelererad rätlinjig rörelse. Krafter och impuls som orsak till förändring av hastighet och rörelsemängd.

Källa: Skolverket, centralt innehåll.

Bygger på

Vad är en kraft?

Träna vidare – gratis

Det här ämnet har inga egna träningsuppgifter än. De här närliggande ämnena har lösta exempel och uppgifter som anpassar sig efter dig: