Tu dois devenir capable de :

6 Les forces
mettent les
objets en
mouvement.
Tu dois devenir capable de :
Savoir
•expliquer la proportion directe entre la force et
l’accélération à l’aide d’un exemple ;
•expliquer la proportion inverse entre la masse et
l’accélération ;
•citer et justifier la deuxième loi de Newton ;
•expliquer la deuxième loi de Newton pour la force
pesanteur ;
•citer la valeur de l’accélération des objets sur la Terre et
sur la lune ;
•faire la distinction entre la masse et le poids.
Savoir faire
•calculer l’accélération conférée à un mobile de masse
connue qui subit une force donnée;
•calculer la force qui peut produire une accélération sur un
mobile de masse connue;
•calculer le poids d’un objet dont on donne la masse sur la
Terre et sur la lune.
masse
force
accélération
inertie
poids
loi de Newton
MEC6.DOC - 35 -

1.Lien entre la force et l’accélération.
1.1. Le tir à la catapulte.
On a vu dans le chapitre précédent que l’on pouvait estimer l’intensité
d’une force par la mesure de l’élongation d’un élastique : si la force qui
s’exerce sur l’élastique est grande, alors l’élongation de l’élastique sera
grande.
Lors d’un tir à la catapulte, un élastique très tendu
exerce une force très importante sur le projectile. Lors de
différents essais, on a mesuré la vitesse du projectile au
moment où il quitte la catapulte pour différents
allongements de l’élastique1.
vitesse du projectile
Initiale De départ variation de
vitesse ∆v
Allongement de
l’élastique
temps sur la
catapulte
accélération
du projectile
0 m/s 2,0/s 5 cm 0,10 s
0 m/s 3,5 m/s 10 cm 0,09 s
0 m/s 5,0/s 15 cm 0,08 s
1. Que peut-on dire quantitativement de la force exercée dans chacune des trois expériences?
2. Quelle est la relation entre l’accélération obtenue et la force exercée (proportion directe,
proportion inverse, ...)?
1 En fait, le raisonnement utilisé ici n’est pas tout à fait correct parce que la tension de l’élastique
varie durant l’éjection du projectile.
- 36 - MEC6.DOC
1. Rappelle la formule qui permet de calculer
l’accélération d’un objet en mouvement: c’est la
définition de l’accélération.
2. Complète le tableau ci-dessous en calculant les
valeurs manquantes.

500 kg
500 kg
0,185 m/s
2
0,370 m/s
2
1.2.La voiture en panne.
Quand
on pousse
une petite
voiture de
500 kg en
panne
avec une
force
constante, cette voiture se met en mouvement ; si l’on continue de pousser, la vitesse de la voiture
va constamment augmenter : cette voiture va donc accélérer.
On peut également faire démarrer un camion de 5.000 kg en panne par la même méthode ;
simplement, ce sera plus difficile.
Il sera peut-être difficile à une personne seule de mettre cette voiture en mouvement ; en général,
on essaie d’être plusieurs pour pousser une voiture en panne.
Si une personne seule pousse la voiture, on obtient une vitesse de 20 km/h après 30 secondes de
poussée.
1. Calcule l’accélération de la voiture en tenant compte des données ci-dessus.
2. Deux personnes conjuguent leurs efforts pour pousser la voiture. En combien de temps
pourront-elles atteindre la vitesse de 20 km/h?
3. Calcule l’accélération dans ce deuxième cas.
4. Qu’en sera-t-il si un groupe de 10 personnes pousse cette voiture; chaque membre du groupe
exerce la même force que la personne seule du 1.
1 vo = vf =∆v =
∆t = a =
2 temps =
3 vo = vf =∆v =
∆t = a =
4 vo = vf =∆v =
∆t = a =
L’accélération est directement proportionnelle à la force appliquée.
MEC6.DOC - 37 -

0,185 m/s
2
5000 kg
1.3.Le camion en panne.
Puisque la voiture que l’on pousse est légère, il sera facile de la mettre en mouvement, et
l’accélération obtenue pourra être importante.
Si l’on pousse le camion avec la même force,
on parviendra probablement à le mettre en
mouvement, mais l’accélération obtenue sera
moindre : il faudra pousser longtemps pour
l’amener à la vitesse de 20 km/h.
Le groupe de 10
personnes qui a poussé la
voiture pousse le camion de
5000 kg avec la même
force. Pour obtenir
l’augmentation de vitesse de 20 km/h, il leur faudra un temps de 30 secondes.
Calcule l’accélération obtenue lors de la mise en mouvement de ce camion.
vo = vf =∆v =
∆t = a =
On conclut que :
Plus la masse de l’objet à mettre en mouvement est importante, moins l’accélération obtenue
avec la même force est grande.
L’accélération est inversement proportionnelle à la masse.
La masse d’un objet pourrait représenter son inertie. Plus la masse est grande, plus l’inertie est
grande.
1.4.Conclusions.
Les conclusions tirées ici ont été mises en évidence pour la première fois par Isaac Newton en
1687 ; elles constituent la base de la mécanique.
L’accélération d’un objet soumis à une force est :
•directement proportionnelle à la force exercée sur cet objet et
•inversement proportionnelle à la masse de l’objet à mettre en
mouvement.
On peut résumer la loi de Newton en une seule formule :
a = F
m
qui peut être facilement transformée en
F = m . a
- 38 - MEC6.DOC

Puisque l’accélération obtenue par l’action d’une force est une grandeur orientée dans la même
direction que la force appliquée, on indique que chacune de ces grandeurs est vectorielle dans
l’expression mathématique de la loi de Newton.
Donc, pour déterminer si une force qui s’exerce sur un objet est intense, je peux évaluer
l’accélération de cet objet due à la force : il suffit de mesurer des déplacements et des temps.
On peut ainsi comparer deux forces : la plus grande d’entre elles sera celle qui provoquera la plus
grande accélération à un objet de référence.
L’unité de force a été définie dans le système international d’unités (S.I.).
L’unité de force est une force qui communique une accélération de 1 m/s2 à un objet de
masse = 1 kg.
L’unité de force est appelée NEWTON.
1 N = force capable de communiquer une accélération de 1 m/s2 à un objet
de masse = 1 kg
1.5.Exercices.
1. Quelle force faut-il exercer pour amener une voiture de 500 kg en panne à la vitesse de
20 km/h après 30 secondes de poussée ?
2. Une voiture de 800 kg peut accélérer de 0 à 100 km/h en 8 secondes. Quelle est la force
exercée par le moteur ?
2.Un exemple particulier de force : la force de pesanteur.
2.1.Introduction: l’élastique-board.
Une nouvelle discipline sportive est née: l’élastique-board.
Monté sur une planche à roulette, le pratiquant est accroché à un mur par un élastique. S’élançant
à toute allure dans la zone d’élan, il doit s’éloigner aussi loin que possible du mur.
MEC6.DOC - 39 -
1. Durant quelle partie du
mouvement le principe
d’inertie s’applique-t-il?
2. En utilisant
exclusivement des
termes issus du cours,
explique pourquoi le
sportif se trouve
renvoyé vers son point
de départ.
3. On lance un objet en
l’air. Celui-ci retombe
vers le sol. Quel rapport
y a-t-il entre cette
situation et la situation
précédente?
4. Que se passe-t-il si l’on
tente cette expérience
aux antipodes?
élastique
élastique tendu
vitesse
vitesse
élastique
vitesse
zone d’élan