Physique-Chimie · term

Mécanique : lois de Newton

Ce que tu dois retenir

Chapitre 1 — 1ère loi de Newton

En l’absence de force résultante, la vitesse vectorielle du système est constante.

Chapitre 2 — 2e loi de Newton

La somme des forces extérieures est proportionnelle à l’accélération, la masse étant le coefficient de proportionnalité.

Chapitre 3 — 3e loi de Newton

Les forces d’interaction sont toujours réciproques et opposées : F_{A/B} = -F_{B/A}.

Chapitre 4 — Appliquer les lois de Newton

Projeter la 2e loi sur des axes pertinents transforme une relation vectorielle en équations scalaires exploitables.

Teste-toi

1. D’après la première loi de Newton, que se passe-t-il si la somme des forces extérieures appliquées à un système est nulle ?

ALe système reste immobile ou conserve un mouvement rectiligne uniforme.
BLe système accélère uniformément.
CLe système s’arrête obligatoirement.
DLe système décrit un mouvement circulaire uniforme.
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Réponse : A — Le système reste immobile ou conserve un mouvement rectiligne uniforme.

Le principe d’inertie stipule que si ∑F_ext = 0, le centre de masse persévère dans son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme (1ère loi).

2. Quelle relation exprime la deuxième loi de Newton pour un système de masse constante ?

A∑F_ext = m × v
B∑F_ext = m × a
C∑F_ext = ½ m v²
D∑F_ext = m × g
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Réponse : B — ∑F_ext = m × a

La deuxième loi s’écrit ∑F_ext = m × a_G, où a_G est l’accélération du centre de masse. La vitesse n’intervient pas directement, et g est l’accélération de pesanteur, pas une force.

3. Un livre est posé sur une table. D’après la 3e loi de Newton, quelle est la force partenaire de la force exercée par la table sur le livre ?

ALe poids du livre.
BLa force exercée par le livre sur la Terre.
CLa force exercée par le livre sur la table.
DLa réaction du support sur la table.
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Réponse : C — La force exercée par le livre sur la table.

La 3e loi dit que si la table exerce une force sur le livre, alors le livre exerce une force opposée sur la table. Le poids du livre est une interaction avec la Terre, pas avec la table.

4. Une voiture de masse 1000 kg subit une force résultante horizontale de 4000 N. Quelle est son accélération ?

A0,25 m·s⁻²
B4 m·s⁻²
C4000 m·s⁻²
D40 m·s⁻²
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Réponse : B — 4 m·s⁻²

D’après la 2e loi de Newton, a = ∑F / m = 4000 N / 1000 kg = 4 m·s⁻².

5. Quelle force permet à un sprinteur d’accélérer au départ d’une course ?

ALa force musculaire de ses jambes.
BLa force de frottement exercée par le sol sur ses pieds.
CLa force de gravité.
DLa force de réaction de l’air.
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Réponse : B — La force de frottement exercée par le sol sur ses pieds.

Le sprinteur pousse le sol vers l’arrière ; par la 3e loi de Newton, le sol exerce une force de frottement vers l’avant sur ses pieds, ce qui l’accélère.

6. Dans un référentiel galiléen, un objet se déplace à vitesse constante. Que peut-on affirmer ?

AAucune force ne s’exerce sur lui.
BLa somme vectorielle des forces extérieures est nulle.
CIl subit une force constante dans la direction du mouvement.
DIl est soumis uniquement à son poids.
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Réponse : B — La somme vectorielle des forces extérieures est nulle.

D’après la 1ère loi, si la vitesse est constante (mouvement rectiligne uniforme ou repos), la résultante des forces est nulle. Cela n’implique pas l’absence de forces, mais leur compensation.

7. Une fusée décolle en éjectant des gaz vers le bas. Quelle loi de Newton explique ce phénomène ?

ALa première loi (inertie).
BLa deuxième loi (F = m a).
CLa troisième loi (action-réaction).
DLa loi de gravitation universelle.
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Réponse : C — La troisième loi (action-réaction).

La fusée exerce une force sur les gaz vers le bas ; par la 3e loi, les gaz exercent une force égale et opposée sur la fusée vers le haut, ce qui la propulse.

8. Un objet de masse 2 kg est soumis à deux forces horizontales opposées : 10 N vers la droite et 4 N vers la gauche. Quelle est son accélération ?

A3 m·s⁻² vers la droite
B5 m·s⁻² vers la droite
C7 m·s⁻² vers la droite
D2 m·s⁻² vers la gauche
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Réponse : A — 3 m·s⁻² vers la droite

Résultante horizontale = 10 N - 4 N = 6 N vers la droite. a = ∑F / m = 6 N / 2 kg = 3 m·s⁻² vers la droite.

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