2ème loi Newton : principe fondamentale de la dynamique

Définition

« Les changements qui arrivent dans le mouvement (variation de la vitesse ou accélération) sont proportionnels à la somme des forces ; et se font dans la même direction et le même sens que la somme des forces ».

Cette théorie, forgée par Sir Isaac Newton à la fin des années 1600, est modélisée par la relation mathématique appelée Principe Fondamentale de la Dynamique (PFD) suivante :

Relation fondamentale de la dynamique avec l'accélération
Parachutiste sautant d'une falaise

Mouvement dans un champ uniforme de pesanteur

A l’aide de la simulation d’expérience ci-dessous, réalisez le travail demandé.

Mouvement d'un projectile

Cette animation vous permettra de lancer différents projectiles (balle, humain, voiture …) avec les conditions initiales (angle, vitesse, masse) que vous voulez.

La chute dépend-elle de l'objet ?

Les conditions initiales :

  • Cliquer sur « Intro » puis rentrer les paramètres suivants : angle de 20°, hauteur de 5 m, vitesse initiale 15 m/s, intensité de la pesanteur 9,81 N/kg.
  • Effectuer le lancement d’une balle de golf.

Travail :

  1. Mesurer la distance parcourue pour atteindre le sol à l’aide de la cible rouge et blanche et noter la masse de la balle.
  2. Même travail pour une voiture.
  3. Que constate-t-on ?

L'expérience qui confirme nos observations

Pour se persuader expérimentalement qu’une chute ne dépend pas de la masse d’un objet, regarder la vidéo « Chute de corps de différentes masses » en cliquant sur le lien suivant :

Cette animation est-elle réaliste ?

Travail :
  1. Avec l’hypothèse que les objets de cette animation sont en chute libre, faites le bilan des forces qui s’exercent sur l’objet.
  2. Appliquer la 2ième loi de Newton à la balle de golf.
  3. A l’aide des conditions initiales et par intégrations successives, retrouver les équations horaires : x(t) et y(t).
  4. En faisant la bonne hypothèse sur y(t), trouver la distance x ou l’objet retombera.
  5. Que constate-t-on ? Y-a-t’il une erreur dans l’animation ? Conclure.

Mouvement dans un champ électrique uniforme

A l’aide de la simulation d’expérience ci-dessous, réalisez le travail demandé.

Modèle de propagation d'une onde sonore

En changeant différents paramètres de l’expérience, vous pourrez visualiser les trajectoires possibles de différentes particules électrique qui traversent un condensateur.

Cet article a 5 commentaires

  1. Antoine

    en relativité
    F=d(mv)/dt m*dv/dt
    La masse est variable, elle dépend de la vitesse

    1. Rebonjour
      En effet, la variation est aussi pour la masse et pas seulement la vitesse. Cependant ce site s’adresse essentiellement à des lycéens et n’a pas pour objectif de présenter les lois et théories dans leurs contextes les plus généraux. Dans ce cours, nous nous contenterons de considérer que les masses des systèmes étudiés ne varient pas.

  2. Antoine

    Manque le signe différent dans la formule

    1. Bonjour
      Je ne vois pas de quel signe différent vous parlez. Si c’est celui de la formule : F = ma, c’est bien un = qu’il faut.

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