Chapitre CI
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841047618 1/3 Chapitre P IV LES LOIS DE NEWTON I) LA 1ère LOI DE NEWTON : LE PRINCIPE D’INERTIE 1) Historique Une force est elle nécessaire pour qu’il y ait un mouvement ? a) Durant la Grèce antique IVème siècle AVJC Aristote : sa réponse est oui ! Les notions de forces, vitesse et variation de vitesse ne sont pas encore connues. b) XVIème et XVIIème siècles Galilée et Descartes pensent que non. Ce ne sont que des intuitions. Ils établissent les lois mais ne parviennent pas à la formaliser. c) Fin XVIIème siècle :Newton 1687 : Il écrit « Principes mathématiques de la philosophie naturelle » où il énoncent ces 4 lois. 2) Enoncé Dans un référentiel galiléen, le vecteur vitesse du centre d’inertie d’un solide, vG est constant si la somme vectorielle des forces qui sont appliquées à ce solide, notée F , est égale au « vecteur nul », et réciproquement : Si vG = cte alors F =0 si F =0 alors, vG = cte Remarque : Le repos n’est qu’un cas particulier du mouvement rectiligne uniforme (où vG = 0 ). Exemples : - Palet de hockey qui glisse sur la glace : mouvement rectiligne uniforme et - forces qui se compensent : P R 0 (pas de frottements donc R perpendiculaire au sol glacé) les deux forces ont été représentés en G pour un schéma plus « lisible ». Sonde spatiale aux « confins de l’univers » : aucune force n’agit sur la sonde et vG - est constant. R P Passager dans une voiture sans ceinture de sécurité (=DANGER !) : mouvement rectiligne uniforme (comme la voiture) et forces qui se compensent : P R 0 . Si la voiture ralentit, le passager demeure soumis aux mêmes forces (les interactions sont les mêmes) donc il continue son mouvement rectiligne uniforme, mais pas la voiture ! Il est projeté dans le parebrise… Il est absolument nécessaire de boucler sa ceinture de sécurité ! 3) Définition d’un référentiel galiléen Un référentiel galiléen est un référentiel dans lequel la 1 ère loi de Newton est vérifiée. Le référentiel terrestre est dit galiléen. Les référentiels en mouvement de translation accéléré ou ralenti, en mouvement de rotation par rapport au référentiel terrestre ne sont pas galiléens. Exemple de référentiel non galiléen : Une voiture qui accélère, tourne ou ralentit. Soit une balle suspendue au rétroviseur dans un tel référentiel : le fil ne reste pas vertical. La balle est soumise à P F 0 et vG P, F : = cte = 0 dans le référentiel de la voiture ! Le principe d’inertire ne s’applique pas dans le référentiel de la voiture qui accélère, tourne ou ralentit. 841047618 2/3 Exemples de référentiels galiléens : Référentiel étude du mouvement de Héliocentrique sondes spatiales, planètes Géocentrique satellites de la Terre Terrestre objets au voisinage de la Terre durée de l’étude illimitée quelques heures seulement car la terre tourne autour du soleil quelques minutes seulement car la Terre tourne sur elle – même II) LA 2ème LOI DE NEWTON 1) Voir TP P4 2) Enoncé Livre P80 Soit un solide en mouvement dans un référentile galilééen. La variation du vecteur vitesse du centre d’inertie du solide, notée V G a la même direction et le même sens que la somme vectorielle des forces qui sont appliquées au solide, notée F Cet énoncé semi quantitatif sera complété en terminale. III) LA 3ème LOI DE NEWTON (Ou Loi des actions réciproques) 1) Enoncé Livre P82 Si un objet A exerce une action mécanique sur un objet B, modélisée par la force F A/ B , alors l’objet B exerce une action mécanique sur l’objet A modélisée par la force F B/ A . et F A/ B = - F B/ A . Cet énoncé semi quantitatif sera complété en terminale. R = F S /O 2) Applications a) Les solides « transmettent » les forces : Sol = S, terre = T, objet = O Objet au repos dans le référentiel terrestre. D’après la 3è loi de Newton : (1er schéma ci-contre) : F S / O = - F O/ S F O/ S D’après la 1ère loi de Newton appliquée à l’objet : (2è schéma ci-contre) : F S /O + ainsi : b) P = 0 donc R = F S /O F S /O = - P F O/ S = P : l’objet transmet son poids au sol. La propulsion : Marcheur P livre P 83 F S / M provoque la « propulsion » du marcheur. F S /M Roue motrice VOIR FIGURE 12 P 83 F M /S si Rt = 0N, pas de frottements, la roue d’avance pas. 841047618 R 3/3 R = F S /O P P F O/ S R R = F S /O R = F S /O P P F O/ S R R = F S /O R = F S /O P P F O/ S R R = F S /O P F O/ S R R = F S /O P R = F S /O R = F S /O P R = F S /O P F O/ S
