牛頓第三運動定律與自由體圖

每一個力都成對出現

把手用力壓在牆上，你會感覺牆也回壓你。這就是牛頓第三運動定律：每當物體 A 對物體 B 施力，物體 B 就對 A 施加一個大小相等、方向相反的力。力從不單獨出現——它們以交互作用的成對形式出現。

A 對 B 施加的力，與 B 對 A 施加的力大小相等、方向相反。

你會一再遇到的幾種力

大多數大一的題目只用到少數幾種力。重力（W = mg，永遠鉛直向下）你已經認識。兩種接觸力補齊了這套工具箱。正向力是表面對其上物體所施加的垂直於面的推力；它會自動調整到恰好能阻止物體彼此穿透的數值。

張力是沿著繩、線或纜索傳遞的拉力。在常見的理想化假設下——無質量、不可伸長的繩子繞過無摩擦的滑輪——張力在每一點都相同：繩子只是改變拉力的方向，而不改變其大小。

自由體圖：你的核心工具

自由體圖是把單一物體孤立畫出的圖，替作用在它身上的每一個力各畫一支箭頭——別的什麼都不畫。沒有背景、沒有該物體施加在別的東西上的力、也沒有想像中的「運動的力」。畫好它是力學裡最重要的單一習慣：圖畫對了，方程式幾乎會自己寫出來。

把圖讀回物理

圖一旦畫好，就會告訴你運動的情形。靜止懸掛的燈顯示兩支箭頭：張力向上、重量向下；既然它處於平衡，第一定律要求兩者互相平衡，故 T = mg。靜置於桌上的書顯示正向力向上、重量向下，同樣相等。一旦這些箭頭無法平衡，剩下的差額就是淨力，第二定律隨即給出加速度。

到目前為止，我們的表面都是無摩擦的理想化情形。真實的表面會抓握：它們以一個力抗拒滑動，這個力能把書固定在傾斜的桌面上，也能讓汽車停下。那個力——摩擦力——正是缺失的一塊拼圖，也是我們接下來要探討的主題。