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Physique

Lois du Mouvement Classique

la deuxième loi de Newton

Physique/Chimie1 073Mis à jour 19 sept. 20262 pages

2ème Loi de Newton : Compréhension et Vecteur de Variation de Vitesse

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Les vecteurs variation de vitesse et la deuxième loi de Newton sont des concepts essentiels en physique. Ces notions permettent de comprendre comment les forces modifient le mouvement d'un objet et comment calculer les variations de vitesse dans différents types de trajectoires.
2e Loi de Newton et Vecteur variation de vitesse – page 1

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Calcul et représentation du vecteur vitesse

Le calcul du vecteur vitesse se fait en divisant la distance parcourue par le temps écoulé. Par exemple, pour calculer la vitesse au point 4, on utilise la formule : V6=d3→5t3→5V_6 = \frac{d_{3 \to 5}}{t_{3 \to 5}}. Avec une distance de 1 mètre et un temps de 0,20 seconde, on obtient une vitesse de 5 m/s.

Pour tracer un vecteur vitesse dans un mouvement curviligne, on suit une méthode précise. D'abord, on trace la trajectoire (courbe), puis on dessine la tangente à la courbe au point considéré. Cette tangente ne doit toucher la courbe qu'en un seul point. La longueur de la flèche représentant le vecteur dépend de l'échelle choisie (par exemple, 1 cm pour 1 m/s).

Le vecteur variation de vitesse (ΔV5⃗\vec{\Delta V_5}) s'obtient par la différence entre deux vecteurs vitesse : ΔV5⃗=V6⃗−V4⃗\vec{\Delta V_5} = \vec{V_6} - \vec{V_4}. Sa longueur dépend également de l'échelle choisie. Si le vecteur mesure 2 cm et que l'échelle est de 1 cm pour 1 m/s, alors sa valeur est de 2 m/s.

💡 N'oubliez pas que dans un mouvement curviligne, le vecteur vitesse est toujours tangent à la trajectoire au point considéré, ce qui est fondamental pour représenter correctement les mouvements non rectilignes.

2e Loi de Newton et Vecteur variation de vitesse – page 2

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La deuxième loi de Newton

La deuxième loi de Newton établit une relation fondamentale entre les forces et le mouvement. Elle s'exprime par la formule : ΣF⃗≈m×ΔvΔt\Sigma \vec{F} \approx m \times \frac{\Delta v}{\Delta t}. Cette loi signifie que la somme des forces appliquées à un corps est proportionnelle à sa variation de vitesse.

Dans le cas d'un objet en chute libre, la seule force agissant est le poids (P⃗=mg⃗\vec{P} = m\vec{g}). On peut alors écrire : ΣF⃗=P⃗=mg⃗\Sigma \vec{F} = \vec{P} = m\vec{g}, ce qui nous donne g=ΔvΔtg = \frac{\Delta v}{\Delta t}. On cherche à vérifier que cette valeur est proche de 10 m/s², la valeur de l'accélération de la pesanteur sur Terre.

Pour appliquer cette loi, on a besoin d'au moins trois éléments de la formule. Par exemple, si on connaît Δv\Delta v et Δt\Delta t, on peut calculer g=ΔvΔtg = \frac{\Delta v}{\Delta t}. Dans l'exemple donné, g10=Δv5Δt5=22×0,10=10ms2g_{10} = \frac{\Delta v_{5}}{\Delta t_{5}} = \frac{2}{2 \times 0,10} = 10 \frac{m}{s^{2}}.

🔑 Pour justifier la troisième loi de Newton, on observe que le vecteur somme des forces (ΣF⃗\vec{\Sigma F}) et le vecteur variation de vitesse (ΔV⃗\vec{\Delta V}) sont colinéaires et de même sens, ce qui confirme la relation ΣF⃗=mΔvΔt⃗\vec{\Sigma F} = m \vec{\frac{\Delta v}{\Delta t}}.

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