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Chapitre 2. Les lois de Newton
2.1. Forces
La force d’interaction gravitationnelle
• Force d’interaction entre deux masses
• Très faible à l’échelle atomique
• Prépondérante à très grande échelle
La force électrique
• Prépondérante à l’échelle atomique
Les forces de contact entre solides
Réaction d’un support
Objet posé sur un plan horizontal
Le support exerce une force sur l’objet appelée réaction du support
RN
Objet posé sur un plan incliné
Force exercée par les fluides
• La poussée d’Archimède
La force d’Archimède = le poids d’eau déplacée
La force de frottement fluide
h – coefficient de frottement
v – vitesse du fluide par rapport au solide
Tension d’un fil
2.2. Les lois de Newton
a) La première loi de Newton : le
principe d’inertie
• Il existe une famille de référentiels, appelés galiléens dans
lesquels le mouvement du centre de masse d’un système
isolé ou pseudo-isolé est rectiligne et uniforme
– Système isolé = sous lequel n’agit aucune force ( une
idéalisation)
– Système pseudo-isolé = sous l’action de plusieurs forces qui se
compensent
Application 1:
1 . Lequel de ces schémas de
forces peut être celui d’un objet
en mouvement rectiligne et
uniforme dans un référentiel
galiléen ?
2. Lesquelles de ces expressions
de la valeur de l’accélération a
sont incompatibles avec le
schéma B de la question
précédente ?
a=0
a=10 m.s-2
a=2t
a=2t2
Application 2:
A la maison:
• 11/p.98
b) La quantité de mouvement
Application 3:
a. Exprimer et calculer la valeur de la quantité
de mouvement d’un camion de masse m=3,5
t se déplaçant à la vitesse v=50 km.h-1
b. Faire de même pour une voiture de masse
m’=1205 kg se déplaçant à la vitesse v’=100
km.h-1. Commenter.
c) La deuxième loi de Newton : le
principe fondamental de la dynamique
• La dérivée par rapport au temps de la quantité
de mouvement d’un point matériel est égale à
la résultante des forces qui agissent sur le
point matériel
• Équivalent à :
Application 4:
• Une voiture de masse m=1253 kg roule sur un
sol horizontal et freine brusquement,
subissant une force de frottement de valeur f
= 4,8.103N supposée constante. Déterminer la
valeur de son accélération.
A la maison:
• 12/p.99
e) Conservation de la quantité de
mouvement
• Deuxième loi de Newton =>
• Théorème de conservation de la quantité de
mouvement : la quantité de mouvement d’un
système isolé ou pseudo-isolé se conserve
Application 5:
• Leyla se trouve sur
un bateau avec un
ballon. Le bateau est
immobile. Leyla jette
le ballon
horizontalement vers
l’arrière du bateau.
Interpréter le
mouvement du
bateau.
Application: La propulsion par réaction
Application 6:
a. Une balle de pistolet, de masse 2,0 g, quitte le canon
avec une vitesse de 300 m.s-1. Le système {balle +
pistolet} est considéré comme isolé. Le pistolet ayant
une masse de 1,0 kg, calculer la quantité de
mouvement du pistolet. Quelle est la vitesse de recul.
b. Répondre à la même question pour un fusil pesant 4,0
kg.
c. Pourquoi d’après vous, les tireurs épaulent leur arme
en la maintenant fortement appuyée sur eux ?
Estimer la vitesse de recul pour un tireur pesant 80 kg
utilisant le fusil.
d) La troisième loi de Newton : le
principe des actions réciproques
• Deux corps en
interaction exercent
un sur l’autre des
forces égales et de
sens opposés.
Application 7:
• Vrai ou faux ? Justifier.
a. Lorsqu’une caisse est immobile sur le sol, son poids et
la réaction du sol ont même direction, même valeur et
des sens contraires d’après la troisième loi de Newton.
b. Si un manutentionnaire pousse la caisse initialement
immobile sur le sol, la valeur de la force qu’il exerce est
supérieure à celle de la force exercée par la caisse sur lui.
c. Le poids de la caisse a pour valeur 600 N.
La force qu’exerce la caisse sur la Terre a également une
valeur de 600 N lorsque la caisse est posée par terre.
d. Lorsque la caisse est placée sur un camion, elle
n’exerce pas de force sur la Terre.
A la maison:
• 24/p.102,
• 27,29/p.103