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CHAPITRE III : FORCES ET MOMENTS
3.0. INTRODUCTION
Chap II : Comment décrire un mouvement ⇒ cinématique
Chap III : Etude des causes du mouvement ⇒ dynamique
Influence des forces sur les mouvements
Théorie de Newton
20ème siècle :
Objets microscopiques : mécanique quantique
Objets très rapides : théorie relativiste
3.1. NOTION DE FORCE
Pousser un objet pendant un temps t fixé :
• Relation étroite entre :
Force, masse et changement d’état de mouvement (accélération)
• Ici,
v // F
r
r
,
F
r
est un vecteur [direction, sens, intensité
(module)]
• L’objet résiste à l’action de
F
r
: il présente une inertie. La masse m
de l’objet mesure son inertie.
F
r
m
m’ > m
F
r
v
r
v' v
<
r r
Accélération

2
Remarque : forces de friction (frottement)
La force de frottement
f
F
r
s’oppose au mouvement et dépend de la
réaction normale exercée par le corps 1 sur le corps 2 .
f est le coefficient de frottement
f
Acier - Acier dur 0.78
Fonte - Fonte 1.10
Téflon –Téflon 0.04
Dans l’exemple en début de section, les forces de frottement ont été
négligées.
3.2. LOIS DE NEWTON
1ère loi : loi d’inertie
Si la force s’exerçant sur un objet est nulle (cad si la somme
de toutes les forces agissant sur cet objet est nulle),
l’accélération de cet objet est nulle également. L’objet se
déplace à vitesse constante. Il garde son état de mouvement.
res
F 0 a 0 v cons
et
t
⇒= = =
r
r
r
(en module et direction)
mg
r
F
r
f
F
r
N
r
vitesse
f
N
F
f
=
r
r

3
ex : un palet sur une patinoire lisse.
2ème loi
Un mouvement accéléré d’un objet ne peut être produit que
par application d’une force résultante non nulle sur cet
objet. La direction de l’accélération
a
r
obtenue est celle de
la force
res
F
r
. De plus
a
r
est proportionnel à
res
F
r
.
res
F ma
=
r
r
m est la masse de l’objet.
Remarques :
• La force et l’accélération sont des vecteurs !
• La force est la force totale agissant sur l’objet ( si
l’objet 1 exerce des forces sur d’autres objets 2, cela
est sans conséquence pour cet objet 1).
2 forces égales et opposées agissant sur un même objet au
repos laissent l’objet au
repos.
res
F 0
=
r
1
F
r
2
F
r
res 1 2
F F F
= +
r r r
1
F
r
2
F
r

4
3ème loi : loi d’action-réaction
Si un objet 1 exerce une force
21
F
r
sur un objet 2, l’objet 2
exerce une force
12
F
r
égale et opposée sur l’objet 1 .
12 21
F F
= −
r r
objet exerçant la force
Objet sur lequel s’exerce la force
Terre T
g
F
r
: force gravifique exercée par la terre T sur le bloc B.
-
g
F
r
: réaction , force gravifique exercée par le bloc B sur
la Terre T.
Pourquoi B reste-t-il au repos ?
Attention :
N
r
n’est pas la réaction à
W
r
.
N
r
et
W
r
s’exercent
sur le MÊME objet.
Surface S
B
g
F
r
-
g
F
r
N
r
g
F W
=
r r

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Existence d’une force supplémentaire exercée par la
surface S sur B . B est donc soumis à son propre poids
(
g
W F
≡
r r
) et à la réaction normale exercée par la surface S
(
N W
= −
r r
) de sorte que
res
F N W W W 0
= + = − + =
r r r r r
! Pas de
force résultante sur B.
Exemple du rôle de
N
r
: relèvement des virages pour
produire une force centripète.
Une paire action-réaction comprend :
o une force exercée sur un objet : influence le mvt de
l’objet ;
o une force exercée par l’objet : pas d’influence sur son
mvt
Exemple
Une force
F
r
est appliquée à m1. Sera-t-elle transmise à
m2 ?
3ème loi : m1 exerce une force
2
F
r
sur m2 et m2 exerce une
force
2
F
−
r
sur m1 .
2ème loi : F
a
M
=
r
r
: accélération des 2 blocs de masse totale
M = m1 + m2
Pas de
friction
2
F
−
r
2
F
r
F
r
m1 m2