Lois de Newton
Définition
Trois lois fondamentales de la mécanique classique décrivant le mouvement des corps et les forces qui s'exercent sur eux.
Explication
1re loi (inertie) : un corps reste au repos ou en mouvement rectiligne uniforme si aucune force ne s'exerce sur lui. 2e loi (fondamentale) : ΣF⃗ = m × a⃗ — la somme des forces est égale à la masse multipliée par l'accélération. 3e loi (action-réaction) : toute force exercée par A sur B s'accompagne d'une force égale et opposée de B sur A.
Exemples
- 1
1re loi : dans l'espace, un objet lancé continue indéfiniment en ligne droite (pas de frottement).
- 2
2e loi : F = ma — pousser un chariot de 10 kg avec une force de 20 N donne une accélération de 2 m/s².
- 3
3e loi : quand on marche, on pousse le sol vers l'arrière et le sol nous pousse vers l'avant.
L'essentiel à retenir
- Les lois de Newton ne s'appliquent que dans un référentiel galiléen, par exemple le référentiel terrestre pour des mouvements courts.
- Le poids vaut P = m × g, avec g ≈ 9,81 N/kg à la surface de la Terre ; la masse (en kg) ne change pas d'un astre à l'autre, le poids (en N) si.
- En chute libre, seule agit la pesanteur : la deuxième loi donne a⃗ = g⃗, quelle que soit la masse de l'objet.
- Si la somme des forces est nulle, le vecteur vitesse est constant : l'objet est immobile ou en mouvement rectiligne uniforme.
Erreurs fréquentes
- Faire s'annuler les deux forces de la troisième loi : l'action et la réaction s'exercent sur deux corps différents, elles ne se compensent jamais dans le bilan d'un même système.
- Croire qu'un objet en mouvement subit forcément une force dans le sens du mouvement : un mouvement rectiligne uniforme se fait avec une somme des forces nulle.
- Se tromper de signe en projetant : avec un axe Oz orienté vers le haut, le poids se projette en −m × g.
Lois de Newton au bac
En Terminale, l'exercice classique est le mouvement d'un projectile dans un champ de pesanteur uniforme. La démarche attendue : définir le système et le référentiel galiléen, faire le bilan des forces, appliquer la deuxième loi pour obtenir a⃗, puis trouver les coordonnées de v⃗ et de la position par primitives successives, en utilisant les conditions initiales. On aboutit souvent à l'équation de la trajectoire, y = −g × x²/(2v₀² × cos² α) + x × tan α. Le correcteur regarde chacune de ces étapes, l'orientation des axes et la détermination des constantes.
Questions fréquentes
Quelle est la formule de la deuxième loi de Newton ?
Pour un système de masse constante, la somme des forces vaut m × a⃗, avec les forces en newtons, la masse en kilogrammes et l'accélération en m/s².
Quelle est la différence entre masse et poids ?
La masse, en kilogrammes, mesure la quantité de matière et ne dépend pas du lieu. Le poids est une force, en newtons, qui vaut m × g et dépend de l'astre : sur la Lune, g ≈ 1,6 N/kg.
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