La dynamique

La dynamique
La dynamique est l’´ etude du rapport entre le mouvement et la force qui le
produit. Le concept de la force permet de d´ ecrire quantitativement l’interac-
tion entre deux corps, ou entre un corps et l’ensemble de son environnement.
Toutes les forces peuvent ˆ etre ramen´ ees aux quatres forces fondamentales:
Force Agit sur Intensit´ e Port´ ee
Forte Quarks et particules 104∼10−14 m
contenant des quarks
Electromagn´ etique Particules charg´ ees 102∞
´
electriquement
Faible Toutes particules 10−2∼10−17 m
Gravitationnelle Toutes particules 10−34 ∞
La force est une grandeur vectorielle ~ Fdont l’unit´ e dans le syst` eme SI est le
Newton (N).
Universit´ e de Gen` eve 4.1 M. Pohl

La premi` ere loi de Newton: loi d’inertie
La premi` ere question est: que se passe-t-il quand aucune force n’agit sur un
corps?
La r´ eponse est donn´ ee par la premi` ere loi de Newton, ou loi d’inertie:
Tout corps reste immobile ou conserve un mouvement rectiligne uniforme
aussi longtemps que la somme des forces ext´ erieures agissant sur lui est nulle,
P~
F= 0.
Ceci veut dire que c’est la force qui acc´ el` ere les corps. Pas de force, pas
d’acc´ el´ eration, donc vitesse constante. Y inclus le cas sp´ ecial v= 0, l’immo-
bilit´ e.
Sur terre, la v´ erification directe de cette loi est difficile, parce que la r´ esistence
de l’air et la gravit´ e ne peuvent pas ˆ etre supprim´ ees. N´ eanmois nous pouvons
approximativement la v´ erifier. DvD 02-12, 02-15, 02-16
Un corps r´ esiste plus ` a l’acc´ el´ eration quand sa masse est grande. Les pro-
pri´ et´ es d’inertie d’un corps sont donc caract´ eris´ ees par sa masse. DvD 02-13
Universit´ e de Gen` eve 4.2 M. Pohl

La loi d’inertie
Consid´ erons un projectile lanc´ e horizontalement. Son mouvement contient
deux composantes:
– un mouvement
horizontal sans
force horizontale,
et donc ` a vitesse
constante;
– un mouvement
vertical sous l’in-
fluence de la
gravit´ e, et donc
`
a l’acc´ el´ eration
constante.
Comme la force est un vecteur, elle n’acc´ el` ere les corps que dans sa propre
direction.
Universit´ e de Gen` eve 4.3 M. Pohl

La loi d’inertie
Consid´ erons le projectile lanc´ e verticalement dans un train qui roule ` a vitesse
constante:
Une fois lanc´ e, l’objet
garde sa vitesse hori-
zontale uniforme, celle
du train. Il tombe verti-
calement.
DvD 02-03
Vu d’un observateur
hors du train, l’objet
suit un parcours para-
bolique, tout comme le
projectile du canon.
La loi d’inertie est valable dans les r´ ef´ erentiels ` a vitesse relative constante,
dits r´ ef´ erentiels d’inertie.
Universit´ e de Gen` eve 4.4 M. Pohl

Qu’est-ce qu’une force?
Nous avons vu les effets de la force, mais quelle est sa nature?
Il est tr` es difficile de d´ efinir la force par un autre moyen que ses r´ esultats:
La force est l’agent du changement, l’agent qui change la vitesse des corps,
ou essaie de le faire.
Les forces macroscopiques peuvent ˆ etre mesur´ ees par un dynamom` etre.
Comme la force est un vecteur, l’effet net de plusieurs forces est le mˆ eme que
celui d’une seule force qui correspond ` a la somme vectorielle des forces.
Universit´ e de Gen` eve 4.5 M. Pohl