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MÉCANIQUE CLASSIQUE
Du point matériel au système de points
JIMMY ROUSSEL
2019 – femto-physique.fr

Cours de mécanique classique – femto-physique.fr
JIMMY ROUSSEL, professeur agrégé à l’Ecole Nationale Supérieure de Chimie de
Rennes
Copyright c 2019 Jimmy Roussel
cbn Ce document est sous licence Creative Commons « Attribution - Pas d’Utilisation
Commerciale 3.0 non transposé (CC BY-NC 3.0) ».
Pour plus d’informations : https://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/
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A
T
E
Xen utilisant la classe
kaobook.
1re édition – Oct. 2013
Version en ligne – femto-physique.fr/mecanique

Preface
Ce cours de mécanique classique s’adresse plus particulièrement à des étudiants de
premier cycle universitaire ou élèves des CPGE. Toutefois, au travers des compléments
de ce cours, le futur enseignant pourra également y trouver matière à réflexion et
approfondissement.
Ce cours couvre les aspects fondamentaux de la mécanique newtonienne : notion de
force, lois de Newton, point de vue énergétique, moment cinétique, forces d’inertie
etc. Par ailleurs, des sujets importants comme la chute libre, l’oscillateur, les forces
centrales, les solides sont également traités. On privilégie une présentation naturelle
en essayant d’éviter un formalisme trop abstrait comme celui des torseurs ou celui de
la mécanique analytique. Éventuellement, les aspects plus techniques sont abordés
dans des compléments.
J’ai essayé le plus possible d’illustrer les différentes notions par des exemples ou de
simples exercices. Mais pour un entraînement plus poussé, j’invite le lecteur à se
procurer les eBooks
—Mécanique classique – 1re partie – 60 exercices et problèmes corrigés;
— et Mécanique classique – 2ère partie – 60 exercices et problèmes corrigés.
disponibles à l’adresse payhip.com/femto
Enfin, je tiens à remercier vivement Quentin Vuillemard pour son rigoureux travail de
relecture.
Jimmy Roussel

Table des matières
Preface iii
Table des matières v
1 CINÉMATIQUE DU POINT MATÉRIEL 1
1.1 Temps et espace ................................ 1
1.2 Repérage d’un point ............................. 4
1.3 Vitesse d’un point ............................... 5
1.4 Accélération d’un point ........................... 9
1.5 Mouvements simples ............................. 12
2 POSTULATS DE LA DYNAMIQUE 15
2.1 Lois de Newton ................................ 15
2.2 Interactions fondamentales ......................... 20
2.3 Lois phénoménologiques ........................... 25
3 PROBLÈMES DE CHUTE 29
3.1 Principe d’équivalence ............................ 29
3.2 Chute libre sans frottement ......................... 30
3.3 Chute libre avec frottement ......................... 32
4 APPROCHES ÉNERGÉTIQUES 37
4.1 Concept d’énergie ............................... 37
4.2 Énergie mécanique .............................. 40
4.3 Système de points ............................... 46
5 OSCILLATEURS MÉCANIQUES 53
5.1 Oscillateur harmonique ........................... 53
5.2 Résonances ................................... 58
5.3 Effets anharmoniques ............................. 64
6 THÉORÈME DU MOMENT CINÉTIQUE 67
6.1 Moment d’une force ............................. 67
6.2 Moment cinétique ............................... 69
6.3 TMC ...................................... 71
6.4 Applications .................................. 73
7 MOUVEMENTS À FORCE CENTRALE 77
7.1 Lois de conservation ............................. 77
7.2 Le problème de Kepler ............................ 81
7.3 Interaction coulombienne .......................... 89
8 RÉFÉRENTIELS NON GALILÉENS 93
8.1 Référentiels en translation .......................... 93
8.2 Référentiels en rotation ............................ 96
8.3 Généralisation ................................. 100