Documents de Physique-Chimie – M. MORIN 1 Thème : Lois et

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Thème : Lois et modèles
Partie : Temps, mouvement et évolution.
Cours 21 : Quantité de mouvement et lois de Newton.
I. Quantité de mouvement  d’un point matériel.
Le vecteur quantité de mouvement  d’un point matériel est égal au produit de sa masse m par son
vecteur vitesse  .
La norme du vecteur quantité de mouvement est p = mv Son unité est le kg.m.s-1
II. Les trois lois de Newton.
1. Première loi de Newton : principe d’inertie.
Dans un référentiel galiléen, si la somme des forces extérieures appliquées au centre d’inertie d’un
solide est nulle, alors son mouvement est rectiligne uniforme et réciproquement.
Si
0
Fext
alors
 const
vG
Rappel : Un référentiel galiléen est un référentiel dans le quel le principe d’inertie est vérifié.
Un référentiel est galiléen s’il est en mouvement de translation uniforme par rapport à un référentiel
galiléen.
Activité 5 page 135 : Galiléen or not galiléen ?
Solide : corps indéformable
Centre d’inertie : point du solide dont le mouvement est le plus simple
2. Troisième loi de Newton : principe des actions réciproques.
A et B étant deux corps en interaction
La force exercée par A sur B notée
FBA/
et la force exercée par B sur A notée
FAB /
ont
Même direction, même intensité mais des sens opposés.
FBA/
= -
FAB /
3. Deuxième loi de Newton. (Principe fondamental de la dynamique P.F.D.)
3.1. Enoncé.
Dans un référentiel galiléen, la somme vectorielle des forces qui s’exercent sur un point matériel est
égale à la dérivée, par rapport au temps, du vecteur quantité de mouvement du point matériel.
Cette relation peut également s’écrire : F s’exprime en Newton

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3.2. Approche expérimentale. (Présentation powerpoint).
- Mettre en évidence expérimentale le lien entre
Fext
et
vG
.
- Montrer que
Fext
=
a
mG

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III. Application des lois de Newton à l’étude d’un mouvement dans le champ de pesanteur.
1. Cas d’une chute libre sans vitesse initiale.
Une chute libre signifie que le solide n’est soumis qu’à son poids.
Afin de décrire le mouvement du boulet, nous allons suivre les étapes suivantes :
- Définir le système : la balle.
- Définir le référentiel : référentiel terrestre supposé galiléen défini par un repère orthonormé dans
lequel l’axe vertical est dirigé vers le haut.
- Faire le bilan des forces : le poids 
- Appliquer la deuxième loi de Newton :
- Définir les conditions initiales : A l’instant t0 = 0, le solide est lâché sans vitesse initiale v0 = 0
Il est lâché du point O et est étudié en un point quelconque A.
- Etablir les équations horaires paramétriques.
o Détermination par intégration des coordonnées du vecteur vitesse  à partir du vecteur
accélération  
ax = 0 vx = constante = v0x = 0
ay = 0 alors vy = constante = v0y = 0
az = - g vz = -gt + constante = -gt + 0 = -gt
o Détermination par intégration des coordonnées du vecteur position   à partir du
vecteur vitesse  
vx (t) = 0 x(t) = 0
vy (t) = 0 alors y(t) = 0
vz (t) = -gt z(t) = 
Conclusion : Le mouvement est rectiligne uniformément accéléré.