Lois de Newton

Les lois de Newton

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Les lois de Newton

théorie

exercices

Les lois de Newton

Newton a établi 3 lois qui régissent la dynamique des corps. Les 2 premières lois ont été vues en 4e :

Principe d'inertie

Principe d'action-réaction

Après avoir étudié les mouvements et défini la notion d'accélération, nous pouvons aborder la dernière loi.

Loi fondamentale de la dynamique

1ère loi de Newton : le principe d'inertie

Si la résultante des forces qui agissent sur un corps est nulle :

un corps au repos reste au repos.

un corps en mouvement conserve son mouvement avec une vitesse constante (= MRU).

La résultante des forces correspond à la somme des forces qui agissent sur le corps.

Les forces sont des grandeurs vectorielles. Il faut donc tenir compte de leur direction et de leur sens.

Considérons l'exemple d'une voiture qui roule à vitesse constante.

et

car 2 forces de même intensité, de même direction mais de sens contraire s'annulent (leurs actions "se compensent").

La résultante des forces est nulle.

3ème loi de Newton : le principe d'action-réaction

Toute force d'action exercée par un corps 1 sur un corps 2 provoque, simultanément et dans la même direction, une force de réaction exercée par le corps 2 sur le corps 1, de même intensité et de sens opposé.

Les forces d'action/réaction ne s'exercent pas sur le même corps.Dans les schémas de forces, elles ne se simplifient donc jamais.

2ème loi de Newton : loi fondamentale de la dynamique

Le principe d'inertie s'applique quand la résultante des forces est nulle. Qu'en est-il si la résultante n'est pas nulle ?

Pour répondre à cette question, nous avons réalisé le montage suivant.

chariot mobile

poulie

rail minimisant les frottements

masse

(Compléter le schéma expérimental p42)

2ème loi de Newton : loi fondamentale de la dynamique (suite)

Dans ce montage, la résultante des forces qui agissent sur le chariot n'est pas nulle (la force de frottement est très faible).

La résultante a pour effet de mettre le chariot en mouvement et de lui communiquer une accélération.

2ème loi de Newton : loi fondamentale de la dynamique (suite)

Il est possible de déterminer la valeur de l'accélération ( ) en chronométrant le temps mis par le chariot ( ) pour parcourir le rail ( ). Utilisons la loi de position du MRUV.

2ème loi de Newton : loi fondamentale de la dynamique (suite)

Nous avons réalisé plusieurs mesures en faisant varier la masse et calculé les accélérations correspondantes.

(Compléter les mesures p42)

On observe que plus la masse est élevée (= force de traction plus importante), plus l'accélération est élevée également.

2ème loi de Newton : loi fondamentale de la dynamique (suite)

Pour analyser ces mesures plus finement, nous pouvons les réprésenter sur un graphique.

On observe que les points sont alignés selon une droite donc l'équation est :

(Compléter les mesures p42)

2ème loi de Newton : loi fondamentale de la dynamique (suite)

Dans l'équation

• 0,43 correspond à la masse du chariot.
• 0,07 correspond à la force de frottement.

(Compléter les observations p42)

L'équation peut donc s'écrire :

2ème loi de Newton : loi fondamentale de la dynamique (suite)

La deuxième loi de newton s'énonce donc comme suit :

Tout corps de masse m soumis à un système de forces de résultante non nulle, constante en intensité, en direction et en sens, subit une accélération constante et donnée par la relation :

Rappels importants sur les forces

Les lois de Newton : exercices

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Ex 4

Ex 14

Ex 19

Ex 9

Ex 24

Ex 10

Ex 20

Ex 15

Ex 5

Ex 25

Ex 6

Ex 26

Ex 16

Ex 11

Ex 21

Ex 7

Ex 17

Ex 22

QCM pour s'entraîner

Ex 12

Ex 13

Ex 18

Ex 8

Ex 23

Rappels sur les forces

Il faut bien faire la différence entre la notation vectorielle (dans laquelle on tient compte de la direction et du sens des forces) et la notation scalaire (dans laquelle on ne tient compte que de l'intensité).

Rappels sur les forces

Certaines forces respectent toujours les mêmes règles. Il est donc intéressant de retenir que :

est toujours verticale vers le bas.

est toujours perpendiculaire au sol.

est toujours dans le sens contraire du mouvement.

Ex 4

Que la voiture soit au repos ou en MRU, la résultante est nulle : . Dans les 2 cas, on a donc : et .

L'homme reste immobile car la résultante des forces qui agissent sur lui est nulle : .

Ex 5

L'homme est attiré vers le bas à cause de la gravité (G). Il exerce donc une force d'action sur le sol, de même intensité (A = G). En vertu du principe d'action-réaction, il existe une force de réaction, exercée par le sol sur l'homme, dirigée vers le haut et de même intensité (R = A).

Ex 6

Résolution

analyse de l'énoncé

Ex 6

Résolution

Ex 6

Ex 7

analyse de l'énoncé

Résolution

Ex 7

Résolution

Ex 7

Ex 8

analyse de l'énoncé

Résolution

Ex 8

Résolution

Ex 8

Ex 9

analyse de l'énoncé

Résolution

Ex 9

Résolution

Ex 9

Ex 10

analyse de l'énoncé

Résolution

Ex 10

Résolution

Ex 10

Ex 11

analyse de l'énoncé

Résolution

Ex 11

Résolution

Ex 11

Ex 12

analyse de l'énoncé

Résolution

Ex 12

Résolution

Ex 12

Ex 13

analyse de l'énoncé

Résolution

Ex 13

Résolution

Ex 13

Ex 14

analyse de l'énoncé

Résolution

Ex 14

Résolution

Ex 14

Ex 15

analyse de l'énoncé

Résolution

Ex 15

Résolution

Ex 15

Ex 16

analyse de l'énoncé

Résolution

Ex 16

Résolution

Ex 16

Ex 17

analyse de l'énoncé

Résolution

Ex 17

Résolution

Ex 17

suite de la résolution

Ex 17

Ex 18

analyse de l'énoncé

Résolution

Ex 18

Résolution

Ex 18

suite de la résolution

Ex 18

Ex 19

analyse de l'énoncé

Résolution

Ex 19

Résolution

Ex 19

suite de la résolution

Ex 19

Ex 20

analyse de l'énoncé

Résolution

Ex 20

Résolution

Ex 20

Ex 21

analyse de l'énoncé

Résolution

Ex 21

Résolution

Ex 21

Ex 22

analyse de l'énoncé

Résolution

Ex 22

Résolution

Ex 22

suite de la résolution

Ex 22

Ex 23

analyse de l'énoncé

Résolution

Ex 23

Résolution

Ex 23

Ex 24

analyse de l'énoncé

Résolution

Ex 24

Résolution

Ex 24

Ex 25

analyse de l'énoncé

Résolution

Ex 25

Résolution

Ex 25

La difficulté de cette exercice réside dans la réalisation du schéma de forces

Ex 26

résolution

Ex 26

suite de la résolution

Ex 26

QCM pour s'entraîner

Solutions

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