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Chapitre2
Dynamiquedu pointmatériel
Leprécédentchapitres’estlimitéàl’étudedesélémentscinématique,c’estàdirelasimple
description d’un mouvement (position,vitesse,accélération),dansdi¤érents systèmesde co-
ordonnées.Le chapitreprésentvasepenchersurlescausesdu mouvement: l’objectifest,
à partirdesactionsouforcess’exerçantsurlepointM,de calculercommentsontmodi-
…ées sonaccélérationetsavitessepouren déduiresonmouvement.Ce chapitre comporte
un certain nombredeloisou principespermettantderelierforcesetélémentcinématiques.
Desloisou principes sontdesrelationsquinesedémontrentpas: ils sevéri…entsimplement
expérimentalement,etrestentposésdèsqu’aucune expérience nelesamise en défaut.
2.1.LesloisdeNewton: les3principes
LesloisditesdeNewtonontétéposéespourl’essentielauXVIIiµemesiècle etdébut
XVIIIiµemeparGalilée etNewton.Aujourd’hui, soit300 à 400 ansplustard,ellesn’ontpas
étéremisesencausetantquel’onrestedansleslimitesdelamécanique classique.
2.1.1.La premièreloi deNewton : leprinciped’inertie
Soitun pointMdemassem.
Dé…nition
Onditqu’unsystème estisolé(parexemplelepointM) sice systèmenesubitaucune
action(aucuneforce)del’extérieur.
En pratique,un systèmeisolé est trèsdi¢cileà obtenir!Ilfaudraitplacerl’objetdans
l’espace, loin detouteautremasse.Poure¤ectuerune expérience surou prochedelaTerre
parexemple,ilfaudrase contenterdesystèmespseudo-isolés.
Dé…nition
Unsystème estditpseudo-isolésitouteslesactionsextérieures se compensent.
C’estparexemplele casenimpesanteurdansunsatellite enorbiteautourdelaTerre.
PremièreloideNewtonou principed’inertie
DansunréférentielGaliléenR(appelé égalementréférentield’inertie),lemouvementd’un
pointisolé estrectiligneuniforme(ouaurepos).
Dé…nition du référentielGaliléen
Sadé…nitionestenréalitédonnée implicitementparleprinciped’inertie:on prend le
référentielRétudié,onyplace un pointisolé(ou pseudo-isolé)demassem,etonobserve
sonmouvementdansR.Sisonmouvementestrectiligneuniforme, leréférentielestalorsdit
”Galiléen”.Concrètement,d’aprèscettedé…nition, ladéterminationducaractèreGaliléenou
non d’un référentielestpurementexpérimentale.Nousallonsmaintenantrechercherd’autres
critèrespermettantdes’abstenird’e¤ectuercette expérience àchaquefoisquel’onconsidère
un nouveauréférentield’étude.
Pourcela,un référentielGaliléen, leréférentieldeCopernic estdé…ni.
L.Menguy,Lycée Montesquieu,LeMans21 novembre2003