Lois de Newton

Lycée Jean XXIII REIMS
Chapitre P4 Première S
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LOIS DE NEWTON
Objectifs du TP
 Vérifier le principe d’inertie (première loi de Newton).
 Déterminer la relation qui existe entre la somme des forces appliquées à un système et la variation du vecteur
vitesse du centre d’inertie dans un référentiel galiléen (deuxième loi de Newton).
 Vérifier le principe des interactions (troisième loi de Newton).
I. Première loi de Newton : principe d’inertie
1. Manipulation
On lance un mobile autoporteur sur la table d’enregistrement horizontale.
2. Exploitation de l’enregistrement A (doc. A)
 Calculer la valeur de la vitesse instantanée dans les positions 3 et 5.
 Quelle est la nature du mouvement du centre d’inertie ?
 On définit la variation du vecteur vitesse dans la position 4 par :
4
v
=
5
v
-
3
v
 Que vaut
4
v
?
 Sur le schéma, représenter les différentes forces qui s’exercent sur le
mobile.
 Comment appelle-t-on un tel solide ?
 Comparer 
F
et 
v
 Enoncer le principe d’inertie et sa réciproque.
 Dans quels référentiels ce principe est-il vérifié ? (donner un exemple).
 Humour ou réalité ? Le dessin humoristique ci-contre, est-il réaliste et
conforme aux lois de la physique ?
II. Deuxième loi de Newton
1. Cas où le vecteur vitesse garde la même direction
a. Manipulation
Un mobile autoporteur est abandonné sans vitesse initiale sur une table horizontale. Le mobile est tiré par une ficelle au
bout de laquelle est suspendue une masse marquée.
Mobile autoporteur
Masse marquée
b. Exploitation de l’enregistrement B (doc. B)
 Calculer la vitesse instantanée v.
Point 3
Point 6
Point 8
vi (m.s-1)
v2 =
v4 =
v5 =
v7 =
v7 =
v9 =
v
3
v
=
4
v
-
2
v
v3 =
6
v
=
57 vv  
 v6 =
8
v
=
79 vv  
 v8 =
 Sur le schéma représenter les forces qui s’exercent sur le mobile.
 Comparer en chaque position la direction et le sens des vecteurs 
v
d’une part et 
F
d’autre part.
 G
 G

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2. Cas où le vecteur vitesse change de direction
a. Manipulation
 On enregistre le mouvement d’un mobile autoporteur attaché par un fil inextensible à un axe de rotation.
b. Exploitation des résultats (doc. C) :
 Construire, en utilisant une propriété géométrique simple, la position du centre de la trajectoire.
 Faire l’inventaire des forces appliquées au mobile.
 Montrer que 
F
=
T
sachant que
T
représente la force de tension du fil.
 Calculer les valeurs de la vitesse instantanée et représenter les vecteurs vitesse correspondants. Préciser
l’échelle choisie.
Position
3
5
6
8
10
Vi (m.s-1)
 Représenter en :
C4 le 
4
v
=
5
v
-
3
v
.
C7 le vecteur 
7
v
=
8
v
-
6
v
.
C9 le vecteur 
9
v
=
10
v
-
8
v
.
 Représenter la force de tension du fil dans les positions C4, C7 et C9 en lui affectant une valeur arbitraire. On
admettra que cette valeur reste constante au cours du mouvement.
 Comparer, en chaque position, la direction et le sens des vecteurs 
v
d’une part et 
F
d’autre part.
3. Conclusion
 Enoncer la deuxième loi de Newton.
III. Troisième loi de Newton : principe des interactions
 Qui tire le plus fort ? L’enfant en colère ou sa mère ?
 Enoncer la troisième loi de Newton.

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Table horizontale – Echelle 1 - = 40 ms