Physique

Lois du Mouvement Classique

la deuxième loi de Newton

Physique/Chimie131Mis à jour 1 sept. 20264 pages

Comprendre le Mouvement et la Seconde Loi de Newton

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Célia Felix@cliafelix_ligi

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La physique du mouvement et les lois de Newton sont essentielles pour comprendre comment les objets se déplacent. Ces concepts fondamentaux permettent d'analyser et de prédire les mouvements en fonction des forces appliquées.

Mouvement et 2ème loi de Newton – page 1

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Types de Mouvements et Réaction du Sol

Les mouvements peuvent être classés selon leur trajectoire : circulaire (en cercle), rectiligne (en ligne droite) ou curviligne (suivant une courbe). On peut aussi les caractériser selon l'évolution de leur vitesse : accéléré (vitesse qui augmente), décéléré (vitesse qui diminue) ou uniforme (vitesse constante).

Le vecteur vitesse est toujours tangent à la trajectoire et orienté dans le sens du mouvement. Sa valeur correspond à la vitesse moyenne du système entre deux instants très rapprochés.

La réaction du sol représente l'action mécanique exercée par le support sur un système. Elle se décompose en deux composantes : $\vec{R} = \vec{R_n} + \vec{R_t}$ . La composante normale $R_n$ est perpendiculaire au support, tandis que $R_t$ correspond à la force de frottement tangente au support.

💡 N'oublie pas : pour tout objet posé sur une surface, la réaction du sol équilibre le poids de l'objet en l'absence d'autres forces verticales.

Mouvement et 2ème loi de Newton – page 2

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Vecteurs en Mécanique

Le vecteur position $\overrightarrow{OM}$ détermine les coordonnées d'un point M par rapport à l'origine O avec ses composantes x et y en mètres.

Le vecteur vitesse $\overrightarrow{v}$ est la dérivée du vecteur position par rapport au temps : $\overrightarrow{v}=\frac{d\overrightarrow{OM}}{dt}$ . Ses composantes $v_x$ et $v_y$ s'expriment en m.s^-1. La valeur de la vitesse se calcule par $v=\sqrt{v_x^2+v_y^2}$ .

Le vecteur accélération $\overrightarrow{a}$ correspond à la dérivée de la vitesse par rapport au temps : $\overrightarrow{a}=\frac{d\overrightarrow{v}}{dt}$ . Ses composantes $a_x$ et $a_y$ s'expriment en m.s^-2 et sa valeur est $a=\sqrt{a_x^2+a_y^2}$ .

⚡ Astuce : Quand le vecteur vitesse est constant, le mouvement est rectiligne uniforme. Quand le vecteur accélération est constant, le mouvement est uniformément varié.

Mouvement et 2ème loi de Newton – page 3

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Deuxième Loi de Newton

La deuxième loi de Newton s'énonce par la relation fondamentale $\sum \vec{F} = m\vec{a}$ , indiquant que la somme des forces appliquées à un système est proportionnelle à son accélération, avec la masse comme coefficient de proportionnalité.

Dans un référentiel galiléen, les vecteurs $\sum \vec{F}$ et $\vec{a}$ ont même direction et même sens. Le centre de masse G est le point d'application de ces forces. On en déduit que si $\sum \vec{F} = \vec{0}$ , alors $\vec{v}_G$ est constant.

Pour décrire un mouvement, on définit sa trajectoire et l'évolution de sa vitesse. Le vecteur vitesse est tangent à la trajectoire dans le sens du déplacement. Pour un système ponctuel de masse m soumis à différentes forces, on peut écrire $\sum \vec{F} = \vec{p} + \vec{R} + \vec{T} = m\vec{a}$ .

🔑 Comprendre cette loi est crucial : elle permet de prédire le mouvement d'un objet à partir des forces qui s'exercent sur lui !

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Applications des Lois du Mouvement

Selon la première loi de Newton, quand un système est soumis à des forces qui se compensent, il conserve sa vitesse. C'est le principe d'inertie qui explique pourquoi les objets continuent à se déplacer en ligne droite à vitesse constante en l'absence de forces extérieures.

Dans un mouvement vertical rectiligne, lorsque l'accélération et la vitesse ont la même direction, nous observons un mouvement uniformément accéléré. C'est le cas d'un objet en chute libre soumis uniquement à son poids.

Quand l'accélération est constante et que les vecteurs vitesse et accélération sont de même sens, la vitesse augmente régulièrement. À l'inverse, s'ils sont de sens opposés, la vitesse diminue de façon uniforme.

🔍 Exemple concret : quand tu lances une balle verticalement, elle ralentit en montant (a et v opposés), puis accélère en redescendant (a et v même sens).

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