La deuxième loi de Newton relie les causes du mouvement (les forces) à ses effets (l’accélération). C’est l’outil central de la mécanique du lycée : elle permet de prévoir le mouvement d’un système connaissant les actions qu’il subit.
Une question sur ce cours ?
ULU, le tuteur d’ULUMINE, t’aide à partir de ce cours.
Objectifs
- Définir un référentiel galiléen et le centre de masse d’un système
- Énoncer et utiliser la deuxième loi de Newton
- Appliquer une méthode rigoureuse : système, référentiel, bilan des forces, projection
- Relier la troisième loi de Newton aux interactions
1. Cadre d’étude
- Un référentiel galiléen est un référentiel dans lequel le principe d’inertie est vérifié. Le référentiel terrestre peut être considéré comme galiléen pour des mouvements de courte durée.
- Le mouvement d’ensemble d’un système est décrit par celui de son centre de masse G (point où l’on peut considérer toute la masse concentrée pour la translation).
2. Énoncé des lois de Newton
ΣF⃗ext = m × a⃗G
- Première loi (principe d’inertie) : si ΣF⃗ = 0⃗, le centre de masse est immobile ou en mouvement rectiligne uniforme.
- Deuxième loi : l’accélération du centre de masse a même direction et même sens que la somme des forces extérieures.
- Troisième loi (interactions) : F⃗A/B = −F⃗B/A.
3. Méthode de résolution
- Définir le système et le référentiel (supposé galiléen).
- Faire le bilan des forces extérieures et les représenter.
- Appliquer la deuxième loi de Newton.
- Projeter la relation vectorielle sur des axes bien choisis.
- En déduire les coordonnées de a⃗, puis par intégration celles de v⃗ et de OM⃗.
Caisse tirée sur un sol horizontal
Une caisse de 20 kg est tirée horizontalement par une force de 100 N ; les frottements ont une valeur constante de 40 N.
- Forces : poids P⃗, réaction normale R⃗N, traction F⃗, frottements f⃗.
- Projection verticale : RN − P = 0 (pas de mouvement vertical).
- Projection horizontale : F − f = m × a, donc a = = 3,0 m·s−2.
À retenir
- Référentiel galiléen : le principe d’inertie y est vérifié.
- ΣF⃗ext = m a⃗G (masse constante).
- Méthode : système, référentiel, forces, loi, projection, intégration.
- Troisième loi : F⃗A/B = −F⃗B/A.
Et maintenant, à toi !
Vérifie que tu as compris avec les exercices, puis révise avec la fiche.