牛頓第三運動定律（Newton's third law of motion）又叫牛頓第三定律，指的是相互作用的兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。
牛頓三大定律最早由艾薩克·牛頓（Isaac Newton）于1687年在他的巨著《自然哲學的數學原理》（Philosophiae Naturalis Principia Mathematica）中提出，是經典力學的基石，在經典力學中具有普適性。牛頓第三定律繼承了前人對動量守恒定律的研究。動量守恒定律是物理學基本定律之一，在整個物理學中普遍成立。牛頓第三定律具有大小相等、方向相反、同時存在、獨立于物體性質等特點。
牛頓第三運動定律有其適用范圍，僅適用于宏觀系統和部分介觀系統的慣性參考系中運動速度遠比光速低的實物間相互作用的力學性質研究。牛頓第三運動定律在實際生活中應用廣泛，比如科技中的噴射式飛機、直升機、田徑運動中的起跑器等。
定義
牛頓第三運動定律指的是相互作用的兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上，表達式為（物體作用在物體上的力?=物體作用在物體上的力?，且兩個力大小相等，方向相反）。
特點
簡史
1664年，牛頓受到對碰撞問題研究較早的勒內·笛卡爾（René Descartes）的影響，也開始研究兩個球形非彈性剛體的碰撞問題。1665~1666年間，艾薩克·牛頓又研究了兩個球形剛體的碰撞問題。他沒有像其他科學家那樣把注意力集中在動量和動量守恒方面，而是把注意力放在物體之間的相互作用上。他提出：“在它們相碰的瞬間，它們的壓力處于最大值，它們的整個運動在毗鄰的一瞬間被彼此之間的壓力所阻止，只要這兩個物體都不互相屈服，它們之間將會持有同樣的壓力，它們將會以之前彼此趨近的速度大小相互離開?！?/p>
在1668—1669年間，克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens）、沃里斯（John Wallis）和克里斯托弗·雷恩爵士（Sir Christopher Wren）對碰撞問題也做了很多研究工作，并得出了一些重要的結論，其中惠更斯的工作比較突出。他證明了兩硬體在碰撞過程中同一方向的動量保持不變，糾正了勒內·笛卡爾不考慮動量具有方向性的錯誤，而且首次提出碰撞前后的動量守恒。艾薩克·牛頓在正式提出第三定律時肯定了他們的工作，同時也指出了他們的局限性。
1673年，法國物理學家馬利奧特（Mariotte）用兩個單擺做碰撞實驗，巧妙地測出了碰撞前后的瞬時速度。牛頓也重復做了此實驗，他進一步討論了空氣阻力的影響及改進辦法，并對結果進行了修正。其中前三個就是現在的運動三定律。其中定律三寫道：“任意物體對其他物體的作用與它在反作用中受到的作用大小相同。這一東西壓或者拉其他東西與它被壓和拉的力相等。”同年年底或者1685年初，他確定了運動三定律，初春又發現了萬有引力，這兩個重大發現分別第一次出現在《自然哲學的數學原理》與《運動定理或定律》的第一卷中。1687年，艾薩克·牛頓的《自然哲學的數學原理》正式出版，他寫道：“每一個作用總有一個大小相等而方向相反的反作用；或者說，兩個物體的相互作用總是大小相等方向相反?！?/p>
適用范圍
牛頓運動定律是建立在絕對時空以及與此相適應的超距作用基礎上的。在艾薩克·牛頓的時代，人們了解的相互作用如萬有引力、磁石之間的磁力以及相互接觸物體之間的作用力，都是沿著相互作用的物體的連線方向，而且相互作用的物體的運動速度都在常速范圍內。牛頓力學中物體運動速度遠低于光速，可忽略延遲效應。而當物體的運動速度較大，相互作用的力以有限速度傳遞時，特別是在強電磁場作用下，帶電粒子運動速度可接近光速，延遲效應很明顯，帶電粒子之間的相互作用力就不滿足牛頓第三定律了。因此牛頓第三運動定律有自己的適用條件和適用范圍，具體表現在以下幾個方面：
①牛頓運動定律僅適用于慣性參考系。
?②牛頓運動定律僅適用于物體運動速度遠比光速低的情況，不適用于接近光速的高速運動物體。
?③牛頓運動定律僅適用于宏觀系統和部分介觀系統的力學性質研究，對于微觀系統，要用量子力學來描述。
?④牛頓運動定律僅適用于實物間的相互作用問題，不適用于通過場所傳遞的相互作用。對于通過場所傳遞的相互作用，力以有限的速度傳遞，由于延遲效應，牛頓第三定律不嚴格成立。牛頓第三定律只是在一定范圍內，與物體系的動量守恒密切聯系。
實驗驗證
?儀器制作方法
?在梯形座板上，用細導線懸掛兩個鋼球。兩根懸線要平行，兩鋼球在靜止時要正好相接觸，兩鋼球質量須完全相等，并不和實木板相摩擦。
?演示方法
?將球拉到的位置，?然后放手，則球必碰撞球，可以看到球在碰撞后就靜止在原來的位置，球被碰撞到的位置，和兩點高度相等。
實驗原理
球因受球的作用而移動，在同一的時刻球亦因受到B球的反作用而靜止，球失去的動量等于球所獲得的動量，因這兩個力作用的時間是相等的，所產生的動量變化應和作用力成正比，可知球碰球的力恰好等于球碰球的反作用力。
意義
牛頓第三定律的提出，可以說是牛頓對力學發展的一個最具有創造性的貢獻。雖然對于碰撞的研究和動量守恒現象的發現已經接觸到了第三定律的實質，但是勒內·笛卡爾和克里斯蒂安·惠更斯等人都沒有提出這個發現。牛頓不僅注意到一個機械系統運動總量保持不變的現象，而且更深入一步地分析了系統內部動量傳遞的關系，從而發現了一個孤立的物體本身完全不能施力也不能受力，只有兩個及兩個以上物體相互作用時才產生力的這一事實。這個定律的確立，指出了每一個力都有其反作用力，從而對力的概念作了完整的概括。
另外，牛頓第三定律的提出具有重要的科學意義：一方面，牛頓第三定律和第一定律、第二定律共同構成了系統的牛頓運動定律，是分析任何經典力學問題都必須應用到的基本物理規律。另一方面，牛頓第三定律不僅揭示l了兩物體間的相互作用規律，還為解決力學問題，轉換研究對象提供了理論基礎，拓寬了牛頓運動定律的適用范圍，是經典力學不可分割的重要組成部分。
相關概念
牛頓第一運動定律
任何物體都保持靜止或勻速直線運動的狀態，直到其他物體所作用的力迫使它改變這種狀態為止。
牛頓第二運動定律
物體加速度的大小跟作用力成正比，跟物體的質量成反比，且與物體質量的倒數成正比；加速度的方向跟作用力的方向相同。質點的動量為，其中為質點的質量，為質點的瞬時速度，在適當的單位制中，牛頓第二運動定律的數學表達式為：
，其中表示質點受到的合力。當是常數時，寫成，其中為質點的瞬時加速度。此外，其中、均為矢量，且方向相同。
應用
科技
牛頓第三運動定律在科技發展中應用廣泛。如火箭和噴射式飛機的推進原理是利用向后噴射的高速度的氣體的反作用力來推動機身前進，因此即使在空氣稀薄甚至幾乎沒有空氣的高空，它的速度也不會減低，這和普通螺旋槳式飛機不同。再比如直升機通過螺旋槳的轉動，給空氣一個作用力并使之向下快速流動。由于牛頓第三定律，空氣也會給螺旋槳一個等大向上的反作用力，從而使直升機獲得保持在空中飛行的支持力。
田徑運動
生活中經?？吹教飶劫悎錾?，運動員在起跑時常常會用到起跑器，這是因為運動員采用裸腳蹬地時只能獲得來自地面斜向上的反作用力，而起跑器則可以將反作用力方向調整為水平向前，從而幫助運動員跑出更好的成績。
電磁學
牛頓三定律可以應用于涉及電和磁的現象，兩個靜止帶電物體之間的庫侖定律與牛頓萬有引力定律具有非常相同的數學形式：力與電荷的乘積成正比，與它們之間的距離的平方成反比。電荷的庫侖力施加電荷大小等于力施加于，并且它指向完全相反的方向。因此庫侖定律與牛頓第三定律是一致的。
參考資料 >