กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สามของนิวตัน (Newton’s Third Law of Motion)

กฎข้อที่สามของนิวตันกล่าวไว้ว่า “ถ้าวัตถุสองก้อนเกิดอันตรกิริยาซึ่งกันและกัน แรงที่วัตถุก้อนที่หนึ่งจะกระทำต่อวัตถุก้อนที่สอง จะมีขนาดเท่ากัน แต่ทิศทางตรงข้าม กับแรงที่วัตถุก้อนที่สองกระทำต่อวัตถุก้อนที่หนึ่ง”

ข้อความดังกล่าวสามารถเขียนแทนได้ด้วยสมการทางคณิตศาสตร์ดังนี้

(2-5)

โดยที่
คือ แรงเนื่องจากวัตถุก้อนที่ 2 กระทำต่อวัตถุก้อนที่ 1
คือ แรงเนื่องจากวัตถุก้อนที่ 1 กระทำต่อวัตถุก้อนที่ 2

ในบางครั้ง แรงที่วัตถุก้อนที่หนึ่ง กระทำต่อวัตถุก้อนที่สองเรียกว่า แรงกิริยา (action force) ในขณะที่แรงที่วัตถุก้อนที่สอง กระทำต่อวัตถุก้อนที่หนึ่งเรียกว่า แรงปฏิกิริยา (reaction force) แต่อย่างไรก็ตาม การเรียกชื่อของแรงทั้งสองอาจเรียกสลับกันได้ แต่มีข้อสังเกต ที่น่าสนใจ นอกเหนือจากขนาดของแรงกิริยา และแรงปฏิกิริยาที่เท่ากัน แต่มีทิศทางตรงกันข้ามคือ แรงกิริยาและแรงปฏิกิริยา เป็นแรงที่กระทำต่อวัตถุคนละก้อน ตัวอย่างเช่น ในขณะที่วัตถุตกอย่างอิสระ ภายใต้แรงโน้มถ่วงของโลก วัตถุจะถูกโลกดูด ซึ่งก็คือน้ำหนักของวัตถุนั่นเอง โดยแรงที่โลกดูดวัตถุนี้อาจพิจารณาได้ว่าเป็นแรงกิริยา และตามกฎข้อที่สามของนิวตัน วัตถุที่ตกลงมาก็ออกแรงกระทำต่อโลกเช่นกันโดยเป็นแรง มีขนาดเท่ากันแต่ทิศทางตรงกันข้ามกับ แรงที่วัตถุดูดโลก ดังกล่าวก็จะทำให้โลกเคลื่อนที่ด้วยความเร่งเข้าหาวัตถุ เช่นเดียวกับแรงกิริยาที่ทำให้วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร่งเข้าหาโลก แต่เนื่องจากมวลของโลก มีค่ามากกว่า มวลของวัตถุทำให้ความเร่งเนื่องจากแรงปฏิกิริยามีค่าน้อยมากๆ เมื่อเทียบความเร่งเนื่องจากแรงกิริยา

ข้อสังเกตประการหนึ่งในเรื่องกฎข้อที่สามของนิวตัน คือ จะมีวัตถุทั้งหมดสองก้อน โดยที่แรงกิริยาและแรงปฏิกิริยาจะเป็นแรงที่กระทำต่อวัตถุคนละก้อนกัน

รูปที่ 2-1 แสดงตัวอย่างการนำกฎข้อที่สามของนิวตันไปวิเคราะห์แรงกิริยาและแรงปฏิกิริยา (ก) แสดงแรงทั้งหมดที่เกิดขึ้นในระบบ (ข) แสดงแรงที่กระทำโดยตรงต่อหนังสือ

อีกตัวอย่างหนึ่งของการนำกฎข้อที่สามของนิวตันไปอธิบายคือ ถ้ามีหนังสือวางอยู่บนโต๊ะ ตามรูปที่ 2-1(ก) เป็นน้ำหนักของหนังสือที่เกิดจากแรงดึงดูดของโลกซึ่งถือว่าเป็นแรงกิริยา สำหรับแรงปฏิกิริยาของ คือ แรงที่หนังสือกระทำต่อโลก สังเกตว่า ในกรณีนี้หนังสือ ไม่ได้เคลื่อนที่เข้าหาจุดศูนย์กลางของโลก ด้วยความเร่งเนื่องจากมีโต๊ะดันไว้ ดังนั้นโต๊ะย่อมมีแรงกระทำต่อหนังสือในทิศทางชี้ขึ้นซึ่งในที่นี้คือแรง และตามกฎข้อที่สามของนิวตัน แรงปฏิกิริยาของ (ตามรูปที่ 2-1 (ก)) ก็คือ ซึ่งเป็นแรงที่หนังสือกระทำต่อโต๊ะ ดังนั้นจึงสรุปแรงกิริยาและแรงปฏิกิริยาได้เป็นคู่ๆ ดังนี้


สังเกตว่าแรงที่กระทำต่อหนังสือประกอบด้วยแรงสองแรงคือ และ ดังรูปที่ 2-1(ข) ซึ่งแรงสองแรงนี้ แม้ว่าจะมีขนาดเท่ากัน และทิศทางตรงกันข้าม แต่ก็ไม่ใช่แรงคู่กิริยา และปฏิกิริยาเพราะแรงทั้งสองกระทำต่อวัตถุก้อนเดียวกัน