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Les lois de Newton
Forces et mouvements.
Dans cet exercice, l’action éventuelle de l’air est négligée. Dans chacun des cas ci-dessous,
représenter :
 les vecteurs vitesses
0
v
au point O (vitesse initiale),
M
v
au point M,
S
v
au point S,
N
v
au
point N.
 les vecteurs forces correspondant aux actions subies par le solide
 les vecteurs variations de vitesse 
v
en chacun de ces points.
Monte charge.
Un solide est suspendu à un fil vertical. Il est donc soumis, si on néglige l’action de l’air, à deux
forces verticales : le poids
P
et la tension du fil
T
.
Pour chacun des cas ci-dessous :
a. le solide est en équilibre. b. il monte à vitesse constante
c. il descend à vitesse constante d. il descend en ralentissant
e. il monte en accélérant f. il descend en accélérant
g. il monte en ralentissant...
Représenter les vecteurs
G
v
et 
G
v
.
Comparer les valeurs de T et P (T < P, T > P, T = P). Donner, en
fonction de T et P, l’expression de la résultante de ces deux forces.
G
T
P
G
O
M
Solide lâché
sans vitesse initiale
du point O
O
M
Solide lancé
verticalement
du point O
S
O
M
N
Tir oblique
S
Solide lancé sur un plan horizontal
O
M
S
Satellite en orbite
circulaire
(mouvement
uniforme)
M
S

Les frottements ne s’opposent pas toujours au mouvement.
1. Représenter, sur le 2ème schéma de la figure 1,
la force
PS
FR /
exercée par le sol sur le
coureur. Déterminer ses composantes normale
et tangentielle.
Quelle est la force qui fait avancer le coureur ?
2. Représenter les forces dans les cas ci-
dessous :
a. figure 2. La boule glisse sans frottements.
b. figure 3. La boule roule sans glisser, elle
accélère.
Sur le pèse-personne.
Situation 1. Un élève monte sur le pèse-
personne, un bâton à la main. Le pèse-personne
indique 60 kg.
Situation 2. Avec le bâton, il appuie sur le pèse-
personne.
Situation 3. Avec le bâton, il appuie sur le sol.
Situation 4. Avec le bâton, il appuie au plafond.
Prévoir le sens de variation de l’indication du
pèse-personne dans les situations 2, 3 et 4 en disant si la valeur indiquée sera supérieure, inférieure
ou égale à celle de la situation 1.
Interpréter les réponses apportées en termes de forces : choix du système, diagramme interactions-
objets, construction des vecteurs forces, utilisation des lois de Newton.
Freinage d'une automobile.
Pour résoudre cet exercice, on n'oubliera pas de faire des schémas et d'effectuer les bilans de forces
nécessaires. On donne g = 10 N.kg-1.
Au cours du freinage, le véhicule de masse m = 1200 kg, animé de la vitesse v, subit une force
parallèle au vecteur vitesse mais de sens contraire et d'intensité f = k.RN.
RN désigne la valeur de la réaction normale de la route sur le véhicule. k est le coefficient de
frottement traduisant l'état de la surface de contact pneus - sol, le véhicule ralentissant sans glisser.
k = 0,85 lorsque la route est sèche, k = 0,12 lorsque la route est mouillée.
1. Calculer la valeur f de la force de freinage puis décrire en justifiant le mouvement dans les
cas suivants :
a. Route horizontale sèche.
b. Route horizontale mouillée.
c. Route mouillée, le véhicule descend une pente à
9% (schéma ci-contre).
2. Au cours d’une descente sur route mouillée, à partir de quelle valeur de la pente le freinage
n’est-il d’aucune utilité ?
G
I
figure 2
G
I
figure 3
figure 1
P/S
F
100 m
9 m

Saut à l’élastique.
Le saut à l’élastique n’est pas un sport sans risque... l’élastique doit être bien choisi et les règles
de sécurité définies par les règlements en vigueur doivent être respectées.
Fiche technique de l’élastique.
Gaine contenant 800 fils de latex par section.
Longueur : 25 m Allongement : environ 30 cm/kg
Résistance 4500 kg Certifié 500 sauts.
Conditions du saut.
Il s’effectue depuis un pont de hauteur 105 m (document 1, annexe joint à rendre avec la
copie).
La masse du sauteur est m = 80 kg. On donne g = 9,8 N.kg-1.
On considère que l’élastique tendu se comporte comme un ressort idéal, de masse négligeable,
de longueur à vide l1 et de constante de raideur k = 32 N.m-1. On prendra l1 = 25 m.
On rappelle que la tension d’un ressort est proportionnelle à son allongement : T = k. l.
On s’intéresse au mouvement du centre d’inertie G du sauteur. La trajectoire est verticale,
suivant l’axe des y.
On néglige toute action de l’air sur le sauteur en mouvement.
Observer attentivement le schéma de situation sur le document joint. On y a aussi représenté le
point O correspondant à la position d’équilibre finale du sauteur.
1. Entre A et O1.
Le sauteur, attaché à l’une des extrémités de l’élastique se laisse tomber depuis le pont (point A).
Dans cette phase, l’élastique n’exerce aucune action sur le sauteur.
A quelle(s) force(s) le sauteur est-il soumis entre A et O1 ? Calculer son poids P.
2. Après O1.
L’élastique se tend, prend une direction verticale (suivant l’axe des y) et exerce une force de
rappel
T
.
a. Vérifier que la valeur de la constante de raideur k est en accord avec une des données de la
caractéristique technique.
b. Calculer les valeurs de T aux points O1, O et B.
c. Comparer les valeurs de T et P au point O, puis au point N, enfin au point Q.
d. Représenter, en M, N et Q, au cours du mouvement descendant du sauteur :
- les vecteurs vitesses instantanées
M
v
,
N
v
,
Q
v
. Justifier.
- les vecteurs variations de vitesses
M
v
,
N
v
,
Q
v
. Justifier.
e. En déduire la nature du mouvement du sauteur entre les différents points A, O1, O et B au
cours de ce mouvement descendant.

Remonte-pente.
Un skieur de masse m = 70 kg est tiré par la perche d’un téléski à vitesse constante v = 5,0 m.s-1.
Son mouvement est un mouvement de translation
rectiligne uniforme.
La piste est plane et inclinée d’un angle  = 20°
par rapport à l’horizontale.
La direction de la perche fait un angle  = 30° par
rapport à la piste.
Les frottements sont équivalents à une force
constante
f
, colinéaire au vecteur vitesse et de
valeur f = 100 N.
On donne g = 9,8 N.kg-1.
1. Faire le bilan des forces appliquées au skieur.
Exprimer leur coordonnées dans le repère (O,
i
,
j
).
2. En appliquant le principe d’inertie :
a. exprimer, en fonction des données utiles, les coordonnées
x
T
et
y
T
de la tension
T
de la
perche. Calculer sa valeur T.
b. exprimer puis calculer la réaction normale de la piste.
i
j
O
O1
O
B
A
y
M
N
Q
l1 = 25 m
leq= 49,5 m
l2 = 92 m