Leçon 1

Phys I SV 2013 4-1
4: Dynamique du mouvement rectiligne
Les trois lois de Newton
1.Quel est l’état naturel de toute chose et comment peut-on le changer ?
La masse, résistance à changer de vitesse
2.Quelle est la relation entre deux objets pendant une interaction ?
Force du ressort
3.Comment les forces de frottement effectuent-elles un changement du
mouvement d’un objet ?
entre surfaces solides
force visqueuse
4.Comment aborder un problème de dynamique ?
Giancoli chapitres 4-1 à 4-8 et 5-1, 5-6
Préparation au cours et aux exos
Chapitres du Giancoli à lire avant le cours (1 p):
4-1 Force
4-3 Mass
Exercices simples (7) à faire avant la séance d’exos:
Giancoli 4-2, 22, 37
Giancoli 5-1, 2, 5, 66a Inika McPherson, Moscow 2013
Phys I SV 2013 4-2
4-1. 1ère loi de Newton = Inertie
2ème loi de Newton (F=ma)
Tout corps reste au repos ou à vitesse rectiligne uniforme (voir
leçons 1-2) pour autant qu’aucune force nette n’agisse sur lui.*
Pourquoi les objets s’arrêtent-ils ?
Forces de frottement: Les distances
nécessaires pour l’arrêt augmentent avec la
diminution du frottement
L’accélération a d’un corps est directement proportionnelle à
la force nette F=6Fiagissant sur lui
et inversement proportionnelle à sa masse m: * Fnet=ma
»e.g. Curling, aquaplaning,
route glacée
»Satellites (dans l’espace)
Unités:
Masse m: [kg]
Accélération a: [m/s2]
Force F: 1 Newton (N) = 1 kgm/s2
*Valable dans un référentiel d’inertie RI (non accéléré)
La masse m représente une résistance
(inertie) à changer la vitesse:
« masse inertielle »

Phys I SV 2013 4-3
Quiz et démo:
A quel endroit la ficelle se cassera-t-elle ?
Situation: Une boule de masse m suspendue avec une ficelle. On la
tire vers le bas avec une ficelle (B).
Question: Par rapport à la boule, la ficelle se cassera-t-elle
A. au dessus (A)
B. en dessous (B)
C. pas assez d’informations
Et pourquoi ?
m
B
A
Phys I SV 2013 4-4
Réponse: La ficelle se casse …
Situation: Boule de masse m suspendue avec une ficelle. On la tire
vers le bas.
Réponse 1: Si on tire lentement elle se casse au-dessus de la boule
Réponse 2: Si on tire rapidement elle se casse en dessous de la boule
F
mg
F
mg
mg
La boule reste en repos (a=0)
la ficelle dessus subit une
force F+mg aux deux bouts.
a=F/m
F+mg
La ficelle subit une force initiale
de mg; la ficelle dessous subit
une force F aux deux bouts.
(Au début, la boule accélère
(a=F/m) jusqu’à ce que la force
sur la ficelle au dessus augmente
à F+mg)
a=0

Phys I SV 2013 4-5
y
x
FN
F
T
T
h
Situation: Objet glisse sans frottement sur
un plan incliné
Question:
La vitesse finale dépend-t-elle de l’angle T?
Solution, 1ère étape: Etat des forces
Seulement un mouvement selon x possible:
Fnet=Fx
Fx=mgsinTĺD gsinT
mg
Solution 2ème étape: Cinématique du mouvement
rectiligne
1. v=aT (Le temps de parcours T est pour l’instant inconnu)
2. d=aT2/2 ɦd=v2/2a
d=v2/(2gsinT)
ɦ
dsinT=v2/2g
3. h=dsinT
h=v2/2g
Exemple: Projection des force sur un repère
Phys I SV 2013 4-6
4-2. 3ème loi de Newton: “Actio”=“Reactio”
FAB=-FBA
NB. Ces deux forces sont exercées sur des
corps différents …
NB2. Reactio (latin) - réaction
FAB
-FAB
Si un objet A exerce une force sur un autre objet B, alors cet objet
exerce sur A une force de norme égale et de sens opposé
Actio=Reactio
Force par contact
Fmc Fcm
FN
mg
Force normale

Phys I SV 2013 4-7
Exemples et démo de la 3ème loi
mg
T
T
FN
Fx
Fy
Chute libre: Où est la Reactio de mg ?
mg
- mg = MTa
La Terre subit une accélération causé par la
pomme de
a = - mg/MT
(MT= 6 1024 kg !)
Changement de vitesse accélération nette !
vi
vf
a nette:
o
F=ma
Reactio
=-ma
Fy
Reactio
=-Fx
Phys I SV 2013 4-8
Fb
v0-Fb
Fa
-Fa
Admettons que l’accélération de la balle soit
la même que l’accélération initiale:
i.e. le changement de célérité ('v=a't) se fait
dans un même intervalle de temps 't(qui est
très court):
ĺFa=Fb
actio=reactio
Exemple: Cinéma - (IIHWG·XQHballe sur la victime
Question: L’impact de la balle peut-il
déplacer une personne de quelques
mètres?
Le criminel doit subir la même force que la
victime
Avec une masse similaire il devrait
subir la même accélération de recul !
(Ha! On ne le voit jamais au cinéma …)
[En réalité, la balle fait un impact sur des tissu mous,
et souvent traverse le corps de la victime.
ĺConséquences ?]
(On néglige le frottement de la balle en l’air, i.e. elle
est à vitesse constante (1ère loi).)

Phys I SV 2013 4-9
/HVIRUFHVpODVWLTXHVG·XQUHVVRUW
La loi de Hooke
xkF &
&
Situation: On pousse une masse m attachée
à un ressort avec vitesse constante.
Question: Quelle est la relation entre force du
ressort et déplacement x ?
Validité de la loi de Hooke:
Unité de k:
[kg/s2] = [N/m]
La loi de Hooke:
F1=-k'x
F=0
F2= -k 2'x
F3= -k 3'x
Fn=-k n'x= -kxn
x
Force Fmappliquée par
la main à la masse
Force Frappliquée par
le ressort à la masse
actio=reactio:
Fr=-Fm
Phys I SV 2013 4-10
Quiz: Tirer ou pousser ?
A
Situation: Anne pousse Cédric à vitesse constante. Par contre, Bernadette
tire Cédric avec la même vitesse.
Question: Pour maintenir une vitesse constante et égale (vA=vB) il faut
1. FA>FB
2. FA<FB
3. FA=FB
B
A
B
vv