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Les lois du mouvement de Newton

Les lois du mouvement de Newton

Cette animation illustre les trois lois du mouvement de Isaac Newton qui ont posé les bases de la mécanique classique.

Pysique

Mots clés

loi du mouvement, Newton, Isaac Newton, force, accélération, conservation de l'impulsion, référentiel galiléen, inertie, contre-force, mouvement linéaire, force de traction, droit, force gravitationnelle, friction, masse, poussée, force d'accélération, réaction, axiome, gravitation, mécanique, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, calcul, analyse de fonction, physique, expérience, physicien, mathématicien

Extras similaires

Questions

  • Qu'arrive-t-il à un objet en mouvement si aucune force ne s'exerce sur lui?
  • Pourquoi doit-on exercer une force sur un objet pour le faire se déplacer en mouvement linéaire uniforme sur le sol?
  • La Terre attire une balle avec une force d'1 N. Avec quelle force est ce que la balle attire la Terre?
  • Quelle est la magnitude des forces gravitationnelles de deux objets de différentes masses agissant l'un sur l'autre?
  • Des forces égales agissent sur un vaisseau spatiale de plus grande masse et un de plus petite masse. L'accélération de quel vaisseau est-elle la plus grande?
  • Quel est l'état naturel des objets?
  • Quel est le titre de l'oeuvre la plus importante de Newton?
  • Qu'est ce qui n'a pas été publié par Newton?
  • Dans quel domaine Newton n'était pas actif?

Scènes

Première loi de Newton

  • « Tout corps persévère dans l'état de repos ou de mouvement uniforme en ligne droite dans lequel il se trouve, à moins que quelque force n'agisse sur lui, et ne le contraigne à changer d'état. »
  • force de frottement cinétique - Le frottement agit sur l'objet en mouvement. Cette force modifie l'état de mouvement de l'objet, ce qui le ralentit. (La décélération est l'accélération négative.) L'objet se déplacerait en mouvement linéaire uniforme si le frottement n'agissait pas sur lui.
  • force de frottement cinétique - Le frottement agit sur l'objet en mouvement de façon continue, essayant de modifier l'état de mouvement du corps. Nous devons exercer une force sur le corps pour le garder en mouvement linéaire uniforme. Cette force doit cependant surmonter une autre force, le frottement.
  • force de traction - Cette force doit agir sur l'objet en mouvement parce que le frottement le ralentit. Lorsque la traction et la friction sont égales et opposées, ce qui signifie que la force nette agissant sur l'objet est nulle, l'objet est en mouvement linéaire uniforme. Par conséquent, le fait que l'objet poussé sur le bureau ralentit et s'arrête finalement ne contredit pas la première loi de Newton, car le frottement agit continuellement sur l'objet.
  • « Les changements qui arrivent dans le mouvement sont proportionnels à la force motrice et se font dans la ligne droite dans laquelle cette force a été imprimée »
  • poussée - Le moteur l'exerce sur le vaisseau et l'accélère. Le vaisseau est en mouvement linéaire uniforme (ou reste au repos) dans l'espace car il n'y a pas de friction.
  • forces de poussée égales
  • objet de plus petite masse
  • objet de plus grande masse - L'objet dont la masse est plus grande aura une plus petite accélération lorsqu'une poussée égale est appliquée sur eux. La masse est la résistance d'un objet à l'accélération par une force, ou la masse inertielle.
  • masses égales
  • poussée plus faible
  • poussée plus grande - Si deux objets sont de masse égale, l'objet sur lequel s'exerce la plus grande force aura une plus grande accélération.
  • « L'action est toujours égale à la réaction ; c'est-à-dire que les actions de deux corps l'un sur l'autre sont toujours égales et dans des directions contraires »
  • force (action) - L'astronaute l'exerce sur la balle, pour cette raison, la balle accélère.
  • contre-force (réaction) - La balle l'exerce sur l'astronaute, pour cette raison, l'astronaute accélère.
  • force - Tire la balle hors du fusil.
  • contre-force - Fait reculer le fusil.
  • force
  • contre-force - La balle exerce une force sur le sol, alors que le sol exerce une force de magnitude égale mais de sens opposée sur la balle. C'est pourquoi la balle rebondit.
  • force (poids) - La pomme attire la branche ou le dynamomètre par cette force.
  • contre-force - La branche ou le dynamomètre attire la pomme par cette force. Elle équilibre la force gravitationnelle de la pomme, sinon la pomme accélèrerait dans n'importe quelle direction.
  • force (poids) - La Terre attire la pomme par cette force.
  • contre-force - La pomme attire la Terre par cette force.

Selon la première loi du mouvement de newton, chaque objet en mouvement linéaire uniforme ou au repos reste dans cet état tant qu'une force externe ne lui est pas appliquée. Donc, le mouvement est un état que la force modifie plus qu'elle ne le maintient. Avant Newton, les scientifiques croyaient qu'une force était nécessaire pour maintenir le mouvement, car les objets restent au repos tant qu'une force ne leur est pas appliquées. En fait, la force est requise pour stopper le mouvement autant que pour le démarrer; cependant, le frottement peut facilement nous piéger.

Un objet poussé sur un bureau s'arrêtera non pas à cause de l'absence de force agissante sur lui, mais plutôt parce que le frottement agit sur lui, ce qui modifie son état de mouvement. Pour garder l'objet en mouvement linéaire uniforme, nous devons exercer une force sur celui ci. Cependant, nous contrebalançons la poussée avec cette force.

L'inertie ne s'applique que dans certains référentiels, appelés les référentiels galiléens, dans lesquels zéro accélération ne s'applique. Par exemple, une voiture en accélération n'est pas un référentiel galiléen: nous sommes poussés contre le siège lorsque nous sommes assis dedans, bien qu'aucune force n'agisse sur nous. Une bonne représentation d'un tel référentiel serait un vaisseau spatial se déplaçant sans frottement dans l'espace, loin de la présence de corps célestes massifs.

Seconde loi de Newton

  • « Tout corps persévère dans l'état de repos ou de mouvement uniforme en ligne droite dans lequel il se trouve, à moins que quelque force n'agisse sur lui, et ne le contraigne à changer d'état. »
  • force de frottement cinétique - Le frottement agit sur l'objet en mouvement. Cette force modifie l'état de mouvement de l'objet, ce qui le ralentit. (La décélération est l'accélération négative.) L'objet se déplacerait en mouvement linéaire uniforme si le frottement n'agissait pas sur lui.
  • force de frottement cinétique - Le frottement agit sur l'objet en mouvement de façon continue, essayant de modifier l'état de mouvement du corps. Nous devons exercer une force sur le corps pour le garder en mouvement linéaire uniforme. Cette force doit cependant surmonter une autre force, le frottement.
  • force de traction - Cette force doit agir sur l'objet en mouvement parce que le frottement le ralentit. Lorsque la traction et la friction sont égales et opposées, ce qui signifie que la force nette agissant sur l'objet est nulle, l'objet est en mouvement linéaire uniforme. Par conséquent, le fait que l'objet poussé sur le bureau ralentit et s'arrête finalement ne contredit pas la première loi de Newton, car le frottement agit continuellement sur l'objet.
  • « Les changements qui arrivent dans le mouvement sont proportionnels à la force motrice et se font dans la ligne droite dans laquelle cette force a été imprimée »
  • poussée - Le moteur l'exerce sur le vaisseau et l'accélère. Le vaisseau est en mouvement linéaire uniforme (ou reste au repos) dans l'espace car il n'y a pas de friction.
  • forces de poussée égales
  • objet de plus petite masse
  • objet de plus grande masse - L'objet dont la masse est plus grande aura une plus petite accélération lorsqu'une poussée égale est appliquée sur eux. La masse est la résistance d'un objet à l'accélération par une force, ou la masse inertielle.
  • masses égales
  • poussée plus faible
  • poussée plus grande - Si deux objets sont de masse égale, l'objet sur lequel s'exerce la plus grande force aura une plus grande accélération.
  • « L'action est toujours égale à la réaction ; c'est-à-dire que les actions de deux corps l'un sur l'autre sont toujours égales et dans des directions contraires »
  • force (action) - L'astronaute l'exerce sur la balle, pour cette raison, la balle accélère.
  • contre-force (réaction) - La balle l'exerce sur l'astronaute, pour cette raison, l'astronaute accélère.
  • force - Tire la balle hors du fusil.
  • contre-force - Fait reculer le fusil.
  • force
  • contre-force - La balle exerce une force sur le sol, alors que le sol exerce une force de magnitude égale mais de sens opposée sur la balle. C'est pourquoi la balle rebondit.
  • force (poids) - La pomme attire la branche ou le dynamomètre par cette force.
  • contre-force - La branche ou le dynamomètre attire la pomme par cette force. Elle équilibre la force gravitationnelle de la pomme, sinon la pomme accélèrerait dans n'importe quelle direction.
  • force (poids) - La Terre attire la pomme par cette force.
  • contre-force - La pomme attire la Terre par cette force.

Selon la seconde loi du mouvement de Newton, l'accélération et la force nette agissant sur un objet sont directement proportionnelles.

Si la force qui agit sur un objet double ou triple, l'accélération doublera ou triplera également. Le facteur proportionnel est la masse. Si la masse de l'objet est deux ou trois fois plus grande, son accélération sera deux ou trois fois plus faible si la même force agit sur lui.

La masse spécifie la résistance d'un objet à l'accélération; la masse est donc une mesure de l'inertie. La formule est
F=ma

La masse est mesurée en kilogramme, l'accélération est m/s². La force est donc mesurée en kg (m/s²) ou en newtons (N). 1 Newton est la force requise pour accélérer un kg de masse à 1 m/s².

Troisième loi de Newton

  • « Tout corps persévère dans l'état de repos ou de mouvement uniforme en ligne droite dans lequel il se trouve, à moins que quelque force n'agisse sur lui, et ne le contraigne à changer d'état. »
  • force de frottement cinétique - Le frottement agit sur l'objet en mouvement. Cette force modifie l'état de mouvement de l'objet, ce qui le ralentit. (La décélération est l'accélération négative.) L'objet se déplacerait en mouvement linéaire uniforme si le frottement n'agissait pas sur lui.
  • force de frottement cinétique - Le frottement agit sur l'objet en mouvement de façon continue, essayant de modifier l'état de mouvement du corps. Nous devons exercer une force sur le corps pour le garder en mouvement linéaire uniforme. Cette force doit cependant surmonter une autre force, le frottement.
  • force de traction - Cette force doit agir sur l'objet en mouvement parce que le frottement le ralentit. Lorsque la traction et la friction sont égales et opposées, ce qui signifie que la force nette agissant sur l'objet est nulle, l'objet est en mouvement linéaire uniforme. Par conséquent, le fait que l'objet poussé sur le bureau ralentit et s'arrête finalement ne contredit pas la première loi de Newton, car le frottement agit continuellement sur l'objet.
  • « Les changements qui arrivent dans le mouvement sont proportionnels à la force motrice et se font dans la ligne droite dans laquelle cette force a été imprimée »
  • poussée - Le moteur l'exerce sur le vaisseau et l'accélère. Le vaisseau est en mouvement linéaire uniforme (ou reste au repos) dans l'espace car il n'y a pas de friction.
  • forces de poussée égales
  • objet de plus petite masse
  • objet de plus grande masse - L'objet dont la masse est plus grande aura une plus petite accélération lorsqu'une poussée égale est appliquée sur eux. La masse est la résistance d'un objet à l'accélération par une force, ou la masse inertielle.
  • masses égales
  • poussée plus faible
  • poussée plus grande - Si deux objets sont de masse égale, l'objet sur lequel s'exerce la plus grande force aura une plus grande accélération.
  • « L'action est toujours égale à la réaction ; c'est-à-dire que les actions de deux corps l'un sur l'autre sont toujours égales et dans des directions contraires »
  • force (action) - L'astronaute l'exerce sur la balle, pour cette raison, la balle accélère.
  • contre-force (réaction) - La balle l'exerce sur l'astronaute, pour cette raison, l'astronaute accélère.
  • force - Tire la balle hors du fusil.
  • contre-force - Fait reculer le fusil.
  • force
  • contre-force - La balle exerce une force sur le sol, alors que le sol exerce une force de magnitude égale mais de sens opposée sur la balle. C'est pourquoi la balle rebondit.
  • force (poids) - La pomme attire la branche ou le dynamomètre par cette force.
  • contre-force - La branche ou le dynamomètre attire la pomme par cette force. Elle équilibre la force gravitationnelle de la pomme, sinon la pomme accélèrerait dans n'importe quelle direction.
  • force (poids) - La Terre attire la pomme par cette force.
  • contre-force - La pomme attire la Terre par cette force.

Selon la loi d'action-réaction (la troisième loi de Newton), lorsqu'un objet exerce une force sur un autre objet, l'autre objet exercice simultanément une force sur le premier objet. Les deux forces sont égales en termes de magnitude et opposées en termes de direction. Cela veut dire que les forces agissent toujours en paires.

Ce principe est aussi utilisée dans les fusées. L'action est la force produite par l'expulsion de gaz de combustion de la tuyère propulsive. La force de réaction propulse la fusée dans la direction opposée.

Nos pieds exercent une force sur le sol et le sol repousse nos pieds avec la même force. La force qui attire la Terre vers un objet est égale à la force qui attire l'objet vers la Terre.

Exercice

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