قانون نيوتن الثالث: شرح أزواج الفعل ورد الفعل
تعلّم كيفية تحديد أزواج القوى وفق قانون نيوتن الثالث، وفهم سبب تأثير القوى المتساوية والمتعاكسة في أجسام مختلفة، وتجنّب الأخطاء الشائعة في امتحان HSC.
تصوّر تصادم سيارة صغيرة بشاحنة ثقيلة. أثناء التصادم، تؤثر الشاحنة بقوة كبيرة على السيارة. أي القوتين أكبر: قوة الشاحنة المؤثرة على السيارة، أم قوة السيارة المؤثرة على الشاحنة؟
قد يبدو من المنطقي القول إن الشاحنة تؤثر بقوة أكبر. فهي أثقل وزنًا، وقد تتباطأ بالكاد، بينما قد تتعرض السيارة لأضرار جسيمة.
لكن قانون نيوتن الثالث يقول شيئًا أكثر إثارة للدهشة: القوتان متساويتان دائمًا في المقدار ومتعاكستان في الاتجاه.
هذا لا يعني أن السيارة والشاحنة تتعرضان للتسارع نفسه أو للأضرار نفسها. فالمفتاح هو أن القوتين تؤثران في جسمين مختلفين.
هذه الفكرة وحدها تحل معظم المسائل المتعلقة بقانون نيوتن الثالث.
01ابدأ بجسمين يتفاعلان
تخيّل أنك تقف على لوح تزلج وتدفع جدارًا صلبًا.
تدفع يداك الجدار إلى الأمام. وفي الوقت نفسه، يدفعك الجدار إلى الخلف، فتتحرك مبتعدًا عنه.
قبل المتابعة، توقّع ما سيحدث: إذا دفعت الجدار بقوة تعادل ضعف القوة الأصلية، فماذا يحدث لقوة الجدار المؤثرة عليك؟
تتضاعف هي أيضًا.
لا يوجد حدثان منفصلان، تدفع فيهما أولًا ثم يستجيب الجدار لاحقًا. فالقوتان جزء من التفاعل نفسه. وبمجرد أن تؤثر بقوة في الجدار، يؤثر الجدار فيك بقوة مساوية لها ومعاكسة في الاتجاه.
يمكننا كتابة ذلك على النحو الآتي:
\[ \vec F_{A\text{ on }B}=-\vec F_{B\text{ on }A} \]
حيث:
- \(\vec F_{A\text{ on }B}\) هي القوة التي يؤثر بها الجسم \(A\) في الجسم \(B\).
- \(\vec F_{B\text{ on }A}\) هي القوة التي يؤثر بها الجسم \(B\) في الجسم \(A\).
- تشير إشارة السالب إلى أن القوتين تتجهان في اتجاهين متعاكسين.
مقدارا القوتين متساويان:
\[ F_{A\text{ on }B}=F_{B\text{ on }A} \]
هذا هو قانون نيوتن الثالث.
02كيفية تحديد زوج من قوى القانون الثالث
لكل زوج من قوى القانون الثالث أربع خصائص مهمة.
| الخاصية | ما الذي ينبغي البحث عنه؟ |
|---|---|
| التفاعل نفسه | تنشأ القوتان من التفاعل نفسه، سواء أكان تلامسيًا أم بعيد المدى |
| الجسمان نفسيهما | إذا دفع الجسم \(A\) الجسم \(B\)، فإن القوة المقابلة هي دفع الجسم \(B\) للجسم \(A\) |
| تساوي المقدار | قيمتا القوتين متساويتان |
| تعاكس الاتجاه | تتجه القوتان في اتجاهين متعاكسين |
وهناك خاصية أخرى تسبب معظم الالتباس:
تؤثر القوتان في جسمين مختلفين.
لنفترض أن يدًا تدفع جدارًا.
- القوة 1: اليد تدفع الجدار.
- القوة 2: الجدار يدفع اليد.
يجب تمثيل القوة الأولى في مخطط القوى الخاص بـ الجدار، بينما يجب تمثيل القوة الثانية في مخطط القوى الخاص بـ اليد.
من الاختبارات المفيدة أن تنطق اسمي القوتين بصوت مسموع:
«قوة الجسم A المؤثرة في الجسم B».
ثم بدّل اسمي الجسمين:
«قوة الجسم B المؤثرة في الجسم A».
إذا أدى تبديل الجسمين إلى القوة الثانية، فمن المرجح أنك حددت زوجًا من قوى القانون الثالث.
03لماذا لا تلغي القوتان إحداهما الأخرى؟
هذا أهم مفهوم خاطئ ينبغي تصحيحه.
قد تفكر على النحو الآتي:
«إذا كانت لكل قوة قوة مساوية لها ومعاكسة في الاتجاه، ألا ينبغي أن تكون محصلة كل القوى صفرًا؟»
لا.
لا تلغي القوى إحداها الأخرى إلا إذا أثرت في الجسم نفسه.
ينص قانون نيوتن الثاني على ما يأتي:
\[ \vec F_{\text{net}}=m\vec a \]
حيث إن \(\vec F_{\text{net}}\) هي المحصلة المتجهة لجميع القوى المؤثرة في جسم واحد نختاره للتحليل، و\(m\) كتلة ذلك الجسم، و\(\vec a\) تسارعه.
لا يمكن لقوتين من زوج القانون الثالث أن تلغي إحداهما الأخرى في مجموع القوى المؤثرة في جسم واحد، لأن إحدى القوتين تؤثر في جسم، بينما تؤثر القوة الأخرى في جسم مختلف.
لنعد إلى مثال لوح التزلج.
يتعرض الجدار لقوة منك، وتتعرض أنت لقوة من الجدار.
عند حساب تسارعك أنت، تأخذ في الحسبان قوة الجدار المؤثرة عليك. ولا تُدرج القوة التي تؤثر بها أنت في الجدار أيضًا، لأن تلك القوة تؤثر في الجدار.
لهذا السبب تكون مخططات الجسم الحر مفيدة جدًا. إذ يحتوي مخطط الجسم الحر على القوى المؤثرة في الجسم قيد التحليل فقط.
04تساوي القوى لا يعني تساوي التسارعات
لنعد إلى تصادم السيارة والشاحنة.
لنفترض أن الشاحنة تؤثر في السيارة بقوة مقدارها \(12\,000\text{ N}\).
يخبرنا قانون نيوتن الثالث مباشرةً أن السيارة تؤثر في الشاحنة بقوة مقدارها \(12\,000\text{ N}\) في الاتجاه المعاكس.
لكن قانون نيوتن الثاني يعطينا:
\[ a=\frac{F_{\text{net}}}{m} \]
لذلك، إذا اختلفت الكتلتان، فقد تؤدي قوتا التفاعل المتساويتان إلى تسارعين مختلفين جدًا.
عادةً ما يكون تسارع الجسم الأخف أكبر عندما تؤثر فيه محصلة القوة نفسها.
يشبه ذلك شخصين يجلسان على كرسيين ذوي عجلات ويدفع كل منهما يدي الآخر. يشعر كل منهما بقوة لها المقدار نفسه، لكن إذا كانت كتلة أحد الشخصين وكرسيه أقل بكثير، فسيتسارع ذلك الشخص بدرجة أكبر.
لكن لهذا المثال حدودًا. فالكراسي الحقيقية تتعرض للاحتكاك، ويمكن للأشخاص الدفع بأقدامهم على الأرض، وقد تتغير القوى أثناء الدفع. ولا يعتمد قانون نيوتن الثالث نفسه على كون الكراسي عديمة الاحتكاك.
مثال محلول: الابتعاد عن جدار بالدفع
تبلغ الكتلة الكلية لطالب وسكوتر \(60\text{ kg}\). يدفع الطالب جدارًا أفقيًا بقوة مقدارها \(120\text{ N}\) باتجاه الشرق. أهمل القوى الأفقية الأخرى.
حدّد القوة التي يؤثر بها الجدار في الطالب، واحسب تسارع الطالب الأفقي.
الخطوة 1
يؤثر الطالب في الجدار بقوة مقدارها \(120\text{ N}\) باتجاه الشرق.
ينص قانون نيوتن الثالث على أن الجدار يؤثر في الطالب بقوة مساوية في المقدار ومعاكسة في الاتجاه:
\[ F_{\text{wall on student}}=120\text{ N west} \]
الخطوة 2
القوة الأفقية المؤثرة في الطالب والسكوتر مقدارها \(120\text{ N}\) باتجاه الغرب.
باستخدام قانون نيوتن الثاني:
\[ F_{\text{net}}=ma \]
حيث \(F_{\text{net}}=120\text{ N}\) و\(m=60\text{ kg}\).
الخطوة 3
\[ \begin{aligned} a&=\frac{F_{\text{net}}}{m}\\ &=\frac{120}{60}\\ &=2.0\text{ m s}^{-2} \end{aligned} \]
إذًا، يتسارع الطالب بمقدار:
\[ \boxed{2.0\text{ m s}^{-2}\text{ west}} \]
إن دفع الطالب للجدار لا يلغي دفع الجدار للطالب. فقوة الطالب تؤثر في الجدار، بينما تؤثر قوة الجدار في الطالب.
05خطأ شائع: الوزن والقوة العمودية
يستقر كتاب ساكنًا على طاولة.
تؤثر في الكتاب قوتان رئيسيتان:
- قوة الجاذبية التي تؤثر بها الأرض في الكتاب، إلى الأسفل.
- القوة العمودية التي تؤثر بها الطاولة في الكتاب، إلى الأعلى.
إذا كان الكتاب ساكنًا، فقد يكون مقدار القوتين متساويًا.
هل تشكل هاتان القوتان زوجًا من قوى قانون نيوتن الثالث؟
لا.
تؤثر القوتان كلتاهما في الكتاب، ولذلك لا يمكن أن تشكلا زوجًا من قوى القانون الثالث.
قد تلغي إحداهما الأخرى عند حساب محصلة القوى المؤثرة في الكتاب، لكن ذلك تطبيق لقانون نيوتن الثاني، وليس زوجًا من قوى قانون نيوتن الثالث.
القوة المقابلة وفق قانون نيوتن الثالث لقوة الجاذبية التي تؤثر بها الأرض في الكتاب هي قوة الجاذبية التي يؤثر بها الكتاب في الأرض.
والقوة المقابلة وفق قانون نيوتن الثالث للقوة العمودية التي تؤثر بها الطاولة في الكتاب هي قوة التلامس التي يؤثر بها الكتاب في الطاولة.
يوفر لك هذا اختبارًا قويًا في الامتحان:
إذا كان السهمان مرسومين على مخطط الجسم الحر نفسه، فهما ليسا زوجًا من قوى قانون نيوتن الثالث.
06يمكن للجسمين أن يتسارعا بمقادير مختلفة
ينطبق التساوي في قانون نيوتن الثالث على القوة، لا على التسارع.
مثال محلول: عربة تدفع عربة أخرى مبتعدة عنها
تُمسك عربتان في البداية متلامستين، وبينهما نابض مضغوط. كتلة العربة A هي \(2.0\text{ kg}\)، وكتلة العربة B هي \(5.0\text{ kg}\). عند تحريرهما على مسار يكاد يكون عديم الاحتكاك، تتسارع العربة A بمقدار \(3.0\text{ m s}^{-2}\) نحو اليسار.
حدّد القوة المؤثرة في العربة A وتسارع العربة B.
الخطوة 1
بالنسبة إلى العربة A:
\[ F_{\text{net}}=ma \]
بالتعويض عن \(m=2.0\text{ kg}\) و\(a=3.0\text{ m s}^{-2}\):
\[ \begin{aligned} F_{\text{net,A}}&=(2.0)(3.0)\\ &=6.0\text{ N} \end{aligned} \]
إذًا، تؤثر العربة B في العربة A، من خلال التفاعل عبر النابض، بقوة مقدارها \(6.0\text{ N}\) نحو اليسار.
الخطوة 2
يجب أن تؤثر العربة A في العربة B بقوة مساوية في المقدار ومعاكسة في الاتجاه:
\[ F_{\text{A on B}}=6.0\text{ N right} \]
الخطوة 3
بالنسبة إلى العربة B:
\[ \begin{aligned} a_B&=\frac{F_{\text{net,B}}}{m_B}\\ &=\frac{6.0}{5.0}\\ &=1.2\text{ m s}^{-2} \end{aligned} \]
إذًا:
\[ \boxed{a_B=1.2\text{ m s}^{-2}\text{ right}} \]
القوتان متساويتان، لكن التسارعين غير متساويين. كتلة العربة A أصغر، ولذلك تنتج قوة التفاعل نفسها تسارعًا أكبر.
07لا يحدث «الفعل» قبل «رد الفعل»
قد توحي عبارة زوج الفعل ورد الفعل، دون قصد، بوجود تسلسل زمني.
فقد يبدو الأمر كما لو أن الجسم A يؤثر أولًا، ثم يلاحظ الجسم B ذلك ويستجيب.
لكن هذا ليس المقصود بقانون نيوتن الثالث.
تحدث القوتان بوصفهما جزءًا من التفاعل نفسه. ولا تتمتع أي منهما بمكانة خاصة باعتبارها القوة الأصلية. ويمكنك تسمية أي من القوتين «الفعل» والأخرى «رد الفعل».
لذلك، غالبًا ما يكون التفكير من منظور أزواج التفاعل أكثر وضوحًا.
على سبيل المثال، عندما يدفع سبّاح الماء إلى الخلف:
- يؤثر السباح في الماء بقوة نحو الخلف.
- يؤثر الماء في السباح بقوة نحو الأمام.
يتحرك السباح إلى الأمام لأن قوة الماء المؤثرة في السباح تتجه إلى الأمام.
إن القول «يدفع السباح نفسه إلى الأمام» يخفي التفاعل الفعلي، وغالبًا ما يؤدي إلى أخطاء.
08لا يشترط حدوث تلامس
ينطبق قانون نيوتن الثالث أيضًا عندما لا تكون الأجسام متلامسة.
إذا جذبت الأرض كرة ساقطة إلى الأسفل بفعل الجاذبية، فإن الكرة تجذب الأرض إلى الأعلى بفعل الجاذبية، وبالمقدار نفسه تمامًا للقوة.
قد يبدو ذلك سخيفًا، لأن الأرض لا ترتفع إلى الأعلى بصورة ملحوظة.
لكن مرة أخرى، لا يعني تساوي القوة تساوي التسارع.
كتلة الأرض أكبر بكثير من كتلة الكرة، ولذلك فإن:
\[ a=\frac{F}{m} \]
يعطي الأرض تسارعًا صغيرًا للغاية.
وينطبق المبدأ نفسه على التفاعلات الكهربائية والمغناطيسية. فلا يقتصر زوج قوى القانون الثالث على الدفع والسحب بين الأسطح المتلامسة.
09طريقة موثوقة للإجابة عن أسئلة HSC
عندما يتناول السؤال قانون نيوتن الثالث، اتبع الخطوات الآتية:
- حدّد الجسمين المتفاعلين بالاسم.
- اذكر القوة التي يؤثر بها الجسم A في الجسم B.
- بدّل اسمي الجسمين لتحديد القوة المقابلة، أي قوة الجسم B المؤثرة في الجسم A.
- اجعل الاتجاهين متعاكسين.
- حافظ على تساوي المقدارين.
- إذا كنت تحسب التسارع، فاختر جسمًا واحدًا ولا تُدرج إلا القوى المؤثرة في ذلك الجسم.
كن حذرًا خصوصًا عندما ترى قوتين متساويتين في المقدار ومتعاكستين في الاتجاه. فهذه الخاصية وحدها لا تجعلهما زوجًا من قوى القانون الثالث.
السؤال الذي ينبغي طرحه دائمًا هو: في أي جسم تؤثر كل قوة؟
10الأسئلة والحلول
السؤال 1
يستقر حاسوب محمول على مكتب أفقي. يؤثر المكتب في الحاسوب المحمول بقوة مقدارها \(18\text{ N}\) نحو الأعلى.
حدّد القوة المقابلة لهذه القوة وفق قانون نيوتن الثالث.
الحل 1
يؤثر الحاسوب المحمول في المكتب بقوة مقدارها \(18\text{ N}\) نحو الأسفل.
القوة الأصلية هي قوة المكتب المؤثرة في الحاسوب المحمول، ولذلك يجب أن تبدّل القوة المقابلة وفق قانون نيوتن الثالث الجسمين نفسيهما: قوة الحاسوب المحمول المؤثرة في المكتب.
القوتان متساويتان في المقدار ومتعاكستان في الاتجاه:
\[ F_{\text{desk on laptop}}=F_{\text{laptop on desk}}=18\text{ N} \]
وزن الحاسوب المحمول ليس القوة المقابلة للقوة العمودية وفق قانون نيوتن الثالث. فالوزن والقوة العمودية يؤثران كلاهما في الحاسوب المحمول، بينما تؤثر القوتان اللتان تشكلان زوجًا من قوى القانون الثالث في جسمين مختلفين.
السؤال 2
يدفع سبّاح الماء إلى الخلف بقوة مقدارها \(75\text{ N}\).
اذكر القوة التي يؤثر بها الماء في السباح، واشرح كيف تساعد هذه القوة السباح على التسارع إلى الأمام.
الحل 2
يؤثر الماء في السباح بقوة مقدارها \(75\text{ N}\) نحو الأمام.
يشكل التفاعل بين السباح والماء زوجًا من قوى قانون نيوتن الثالث:
\[ F_{\text{swimmer on water}}=75\text{ N backward} \]
وبالتالي:
\[ F_{\text{water on swimmer}}=75\text{ N forward} \]
يعتمد تسارع السباح على محصلة القوى المؤثرة في السباح. فالقوة الخلفية التي يؤثر بها السباح تؤثر في الماء، ولذلك لا تلغي القوة الأمامية التي يؤثر بها الماء في مخطط الجسم الحر الخاص بالسباح.
إذا كانت قوة الماء نحو الأمام أكبر من أي قوى أفقية معاكسة، فستكون محصلة القوى المؤثرة في السباح متجهة إلى الأمام، وبالتالي يتسارع إلى الأمام.
السؤال 3
أثناء تصادم، تؤثر سيارة كتلتها \(900\text{ kg}\) وشاحنة كتلتها \(3600\text{ kg}\) كل منهما في الأخرى بقوة مقدارها \(18\,000\text{ N}\).
بإهمال القوى الأخرى خلال فترة التصادم القصيرة، أوجد مقدار تسارع كل مركبة. واشرح لماذا لا يتعارض اختلاف التسارعين مع قانون نيوتن الثالث.
الحل 3
تتسارع السيارة بمقدار \(20\text{ m s}^{-2}\)، بينما تتسارع الشاحنة بمقدار \(5.0\text{ m s}^{-2}\)، في اتجاهين متعاكسين.
يعطي قانون نيوتن الثالث قوتي تفاعل متساويتين:
\[ F_{\text{truck on car}}=F_{\text{car on truck}}=18\,000\text{ N} \]
بالنسبة إلى السيارة:
\[ \begin{aligned} a_{\text{car}}&=\frac{F}{m}\\ &=\frac{18\,000}{900}\\ &=20\text{ m s}^{-2} \end{aligned} \]
بالنسبة إلى الشاحنة:
\[ \begin{aligned} a_{\text{truck}}&=\frac{F}{m}\\ &=\frac{18\,000}{3600}\\ &=5.0\text{ m s}^{-2} \end{aligned} \]
لا يتعارض اختلاف التسارعين مع قانون نيوتن الثالث، لأن القانون ينص على أن القوتين متساويتان، وليس التسارعين.
ويوضّح قانون نيوتن الثاني سبب الاختلاف. فعند ثبات مقدار القوة، يكون تسارع الجسم ذي الكتلة الأصغر أكبر.
السؤال 4
يوجد صندوق كتلته \(4.0\text{ kg}\) على أرضية مصعد يتحرك إلى الأعلى بسرعة متجهة ثابتة. اعتبر \(g=9.8\text{ m s}^{-2}\).
يقول أحد الطلاب:
«القوة العمودية والوزن متساويان ومتعاكسان، لذا لا بد أن يكونا زوجًا من قوى قانون نيوتن الثالث».
أوجد القوة العمودية المؤثرة في الصندوق، وقيّم صحة استدلال الطالب.
الحل 4
تبلغ القوة العمودية \(39.2\text{ N}\) نحو الأعلى، لكن تحديد الطالب للقوتين بوصفهما زوجًا من قوى القانون الثالث غير صحيح.
يتحرك المصعد بسرعة متجهة ثابتة، ولذلك يكون تسارع الصندوق صفرًا:
\[ a=0 \]
وبالتالي تكون محصلة القوى الرأسية المؤثرة فيه صفرًا:
\[ F_{\text{net}}=ma=0 \]
وزن الصندوق هو:
\[ \begin{aligned} F_g&=mg\\ &=(4.0)(9.8)\\ &=39.2\text{ N downward} \end{aligned} \]
لكي تكون محصلة القوى صفرًا، يجب أن تؤثر أرضية المصعد في الصندوق بقوة عمودية مقدارها:
\[ \boxed{39.2\text{ N upward}} \]
القوتان متساويتان في المقدار ومتعاكستان في الاتجاه، لكنهما تؤثران كلتاهما في الصندوق. ولذلك يمكن أن تلغي إحداهما الأخرى عند حساب محصلة القوى، لكنهما لا تشكلان زوجًا من قوى القانون الثالث.
القوة المقابلة وفق قانون نيوتن الثالث لقوة الأرضية المؤثرة في الصندوق هي قوة الصندوق المؤثرة في الأرضية.
أما القوة المقابلة وفق قانون نيوتن الثالث لقوة الجاذبية التي تؤثر بها الأرض في الصندوق، فهي قوة الجاذبية التي يؤثر بها الصندوق في الأرض.
يكمن الخطأ في افتراض أن «التساوي والتعاكس» يعنيان تلقائيًا تطبيق قانون نيوتن الثالث. فالأجسام المعنية لا تقل أهمية عن مقدار القوتين واتجاهيهما.
السؤال 5
يقف شخص على منصة ذات عجلات ويسحب أفقيًا حبلًا مثبتًا بجدار صلب. يظل الجدار ساكنًا بينما يتسارع الشخص والمنصة باتجاهه.
يجادل أحد الطلاب قائلًا:
«يسحب الشخص الجدار، ويسحب الجدار الشخص بقوة مساوية. هاتان القوتان تلغيان إحداهما الأخرى، لذا ينبغي ألا يتحرك الشخص».
اشرح بدقة ما الخطأ في هذا الاستدلال. ثم اذكر شرطًا يمكن في ظله أن تكون محصلة القوى الأفقية الخارجية المؤثرة في النظام المكوّن من الشخص والمنصة والجدار والأرض صفرًا، رغم استمرار حركة الشخص باتجاه الجدار.
الحل 5
لا تلغي القوتان إحداهما الأخرى بالنسبة إلى الشخص، لأنهما تؤثران في جسمين مختلفين. ويمكن للشخص أن يتسارع باتجاه الجدار رغم تساوي قوتي التفاعل. أما عند تحليل نظام أكبر يشمل جانبي التفاعل، فتصبح هاتان القوتان قوتين داخليتين ويمكن أن تلغي إحداهما الأخرى عند موازنة القوى المؤثرة في النظام كله.
تؤثر قوة السحب التي يبذلها الشخص عبر الحبل، في نهاية المطاف، في الجدار. ويؤثر نظام الجدار والحبل في الشخص بقوة مساوية ومعاكسة في الاتجاه.
تشكل هاتان القوتان زوجًا من قوى قانون نيوتن الثالث، لكن:
- تؤثر إحدى القوتين في الجدار.
- تؤثر القوة الأخرى في الشخص.
عند تحليل الشخص والمنصة، لا يُدرج في مجموع القوى الأفقية لهذا النظام إلا ما يؤثر في الشخص والمنصة. وإذا لم تتوازن هذه القوة مع قوة أفقية أخرى، فإن الشخص والمنصة يتسارعان.
يتمثل خطأ الطالب في التعامل مع القوى المؤثرة في أجسام مختلفة كما لو أنها تؤثر كلتاهما في الشخص.
لنوسّع الآن النظام ليشمل الشخص والمنصة والجدار والأرض. يمكن تصنيف القوى بين أجزاء هذا النظام، بما فيها التفاعل بين الشخص والجدار والقوى المنقولة عبر الأرضية والأرض، على أنها قوى داخلية.
إذا لم يؤثر أي جسم خارجي في هذا النظام المركب بمحصلّة قوة أفقية، فإن:
\[ F_{\text{external, net}}=0 \]
يبقى الزخم الكلي للنظام بأكمله ثابتًا. لكن هذا لا يتطلب أن تظل جميع أجزاء النظام ساكنة. فقد يتحرك الشخص في اتجاه، بينما تكتسب أجزاء أخرى من النظام زخمًا يعوّض حركته.
وهذه هي الخطوة المفيدة التالية بعد قانون نيوتن الثالث: تحديد ما إذا كانت القوى داخلية أم خارجية بالنسبة إلى نظام مختار. وترتبط هذه الفكرة ارتباطًا مباشرًا بمخططات الجسم الحر، وقانون نيوتن الثاني، ومبدأ حفظ الزخم.