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Physique

Lois du Mouvement Classique

la deuxième loi de Newton

Physique/Chimie742Mis à jour 29 sept. 20264 pages

Fiche Physique-Chimie: Chapitre 6 - Forces et Mouvements Révision

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ilena frison@ilenafrison_
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Ce chapitre explore comment analyser et décrire les mouvements des objets dans l'espace. Tu vas découvrir les outils mathématiques essentiels - vecteurs position, vitesse et accélération - ainsi que les trois lois fondamentales de Newton qui régissent tous les mouvements autour de nous.
Chapitre 6: fiche de physique chimie – page 1

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Bases pour décrire un mouvement

Pour analyser n'importe quel mouvement, tu as besoin de trois éléments fondamentaux. D'abord, tu dois définir le système que tu étudies (une voiture, un ballon, etc.). Ensuite, il faut choisir un repère d'étude pour situer ton objet dans l'espace.

Enfin, tu ajoutes un repère temporel (comme une horloge) pour mesurer le temps. L'ensemble repère d'étude + repère temporel forme ce qu'on appelle un référentiel.

Il existe trois types de référentiels principaux : le référentiel terrestre (lié à la surface de la Terre), le référentiel géocentrique (centré sur la Terre) et le référentiel héliocentrique (centré sur le Soleil).

Le vecteur position OH⃗\vec{OH} te permet de localiser précisément ton objet. Il s'écrit OH⃗=xi⃗+yj⃗+zk⃗\vec{OH} = x\vec{i} + y\vec{j} + z\vec{k} en coordonnées, et sa norme (sa longueur) se calcule avec ∣∣OH⃗∣∣=x2+y2+z2||\vec{OH}|| = \sqrt{x^2 + y^2 + z^2}.

À retenir : Chaque mouvement nécessite un référentiel adapté - on n'étudie pas le mouvement d'un satellite avec le même référentiel qu'une voiture !

Chapitre 6: fiche de physique chimie – page 2

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Vecteur vitesse et accélération

Le vecteur vitesse v⃗\vec{v} indique à quelle rapidité et dans quelle direction ton objet se déplace. Il se calcule en dérivant le vecteur position : v⃗=dOH⃗dt\vec{v} = \frac{d\vec{OH}}{dt}. Ses coordonnées s'obtiennent en dérivant chaque composante de position.

Pour représenter graphiquement le vecteur vitesse, trace-le tangent à la trajectoire au point considéré. Sa norme se calcule comme pour le vecteur position : ∣∣v⃗∣∣=vx2+vy2+vz2||\vec{v}|| = \sqrt{v_x^2 + v_y^2 + v_z^2}.

L'accélération a⃗\vec{a} mesure comment la vitesse change dans le temps : a⃗=dv⃗dt\vec{a} = \frac{d\vec{v}}{dt}. Pour trouver ses coordonnées, tu dérives les coordonnées du vecteur vitesse. Sa représentation graphique suit la direction de la variation de vitesse.

Un mouvement rectiligne uniforme se caractérise par une vitesse constante (direction, sens et valeur fixes) et une accélération nulle.

Astuce : Retiens l'ordre des dérivations - position → vitesse → accélération. Chaque étape te fait "descendre" d'un niveau !

Chapitre 6: fiche de physique chimie – page 3

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Types de mouvements caractéristiques

Dans un mouvement rectiligne uniformément varié, la vitesse garde sa direction mais sa valeur change régulièrement. L'accélération reste constante et peut soit accélérer le mouvement (même sens) soit le ralentir (sens opposé).

Le mouvement circulaire uniforme présente une vitesse tangente au cercle avec une valeur constante. Son accélération pointe toujours vers le centre du cercle avec a=v2Ra = \frac{v^2}{R}, où R est le rayon de la trajectoire.

Quand le mouvement devient circulaire varié, la vitesse reste tangentielle mais sa valeur change. L'accélération a alors une direction variable et sa valeur ne suit plus la formule simple v2R\frac{v^2}{R}.

Ces mouvements types te serviront de références pour analyser des situations plus complexes. Chaque type a sa "signature" particulière en termes de vecteurs vitesse et accélération.

Point clé : Dans les mouvements circulaires, l'accélération pointe toujours vers le centre, même quand la vitesse est constante !

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Les trois lois de Newton

La première loi (principe d'inertie) établit qu'un objet isolé ou pseudo-isolé reste au repos ou en mouvement rectiligne uniforme. Un système est pseudo-isolé quand les forces qui s'exercent sur lui se compensent parfaitement.

La deuxième loi (principe fondamental de la dynamique) est l'équation maîtresse : ∑Fext⃗=maG⃗\sum \vec{F_{ext}} = m \vec{a_G}. Elle relie directement les forces appliquées à un système à son accélération, avec la masse comme facteur de proportionnalité.

Cette équation te permet de prédire le mouvement d'un objet si tu connais les forces, ou inversement de déterminer les forces nécessaires pour obtenir un mouvement donné.

La troisième loi (principe des actions réciproques) stipule que deux objets en interaction s'exercent mutuellement des forces égales et opposées : FA/B⃗=−FB/A⃗\vec{F_{A/B}} = -\vec{F_{B/A}}. Ces forces ont même direction mais des sens opposés.

Application pratique : La deuxième loi de Newton est ton outil principal pour résoudre tous les problèmes de mécanique - maîtrise-la bien !

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