Appliquer les lois de Newton

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Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Temps, mouvement et évolution
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Appliquer les lois de Newton

FB_Bac_98618_PhyT_S_020

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Rappels de cours

1Les lois de Newton

APremière loi : principe d’inertie

Il existe des référentiels appelés référentiels galiléens dans lesquels la quantité de mouvement d’un système isolé (>fiche19) se conserve. Cette loi peut être traduite par : .

Un tel système est en mouvement rectiligne uniforme (dont un cas particulier est l’immobilité : vitesse nulle).

BDeuxième loi

Elle est la traduction mathématique du lien qualitatif entre la somme des forces s’exerçant sur un système de masse et la variation de son vecteur quantité de mouvement : .

Pour un système de masse constante, cette loi s’écrit : .

CTroisième loi : principe des actions réciproques

Que deux corps et soient au repos ou animés d’un mouvement, la force exercée par sur est opposée à la force exercée par sur  : .

Cette loi permet une interprétation de la propulsion par réaction. (>fiche19).

2Appliquer les lois de Newton

 Définir le référentiel, préciser les repères d’espace (origine , axes , ,  ; base de Frénet, etc.) et de temps (origine des temps) (>fiche15).

 Définir le {système}.

 Inventorier les forces extérieures appliquées au système (nom de la force, point d’application, valeur, direction et sens). Pour cela, identifier tous les objets qui interagissent avec le système (>fiche17).

 Énoncer la loi qui va permettre d’interpréter le mouvement.

Méthodes

S’approprier les lois de Newton

Montrer que la 3e loi de Newton se retrouve à partir de la 2e loi.

Conseils

S’intéresser successivement aux systèmes {A}, {B} et {A + B}.

Solution

{A} n’est soumis qu’à la force que B exerce sur lui ; {B} n’est soumis qu’à la force que A exerce sur lui ; {A + B} est pseudo-isolé. La 2e loi de Newton s’écrit :

pour le système {A} :  ; pour le système {B} :  ;

pour le système {A + B} :  ;

{A + B} est pseudo isolé donc donc .

Comprendre le rôle des forces de frottement

Une moto démarre. La roue motrice est la roue arrière.

1. Déterminer le sens de la force de frottement exercée par le sol sur la roue motrice.

2. Déterminer le sens de la force exercée par le sol sur la roue non motrice.

Solution

1. La roue motrice propulse la moto. À son niveau, la force exercée par le sol doit donc être exercée vers l’avant (3e loi : la roue exerce sur le sol une force dirigée vers l’arrière, force qui peut éjecter des cailloux…).

2. La roue non motrice « frotte » sur le sol. À son niveau, la force exercée par le sol freine la moto ; elle est dirigée vers l’arrière.

Remarque : la somme de ces deux forces est dirigée dans le sens du mouvement.

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