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Lois de Newton 4G (1h) / 1

Les lois de Newton

1. Rappel : la force de pesanteur ou force

poids ce corps. La force G présente les caractéristiques suivantes : = centre de gravité du corps

Direction = la verticale (fil à plomb)

Sens = du centre de gravité au centre de la Terre Intensité ou grandeur G = mg ou g = 9,81 N/kg

2. Première loi de Newton : Le principe

nous a montré que tout corps lâché sans vitesse initiale voit sa vitesse augmenter régulièrement au cours du temps. Pourquoi ou à cause de quoi ? La réponse est simple ; qui est responsable du changement de la vitesse suivant la verticale. uniquement de la composante de la vitesse dans la direction de cette force. rizontal vitesse du mouvement horizontal

Si aucune :

Si celui-ci était au repos, il reste au repos

Si celui-ci était en mouvement, il prend un mouvement rectiligne uniforme (MRU)

Lois de Newton 4G (1h) / 2

Applications

Jockey sur son cheval qui ref

Voiture dans un virage

Lancement du javelot ou du marteau

3. Deuxième loi de Newton ou loi

fondamentale de la dynamique

Si la force qui agit sur le corps est co

direction) est constante.

Quelle relation existe-t- ?

3.1 EXPERIENCES SUR LA LOI DE NEWTON

3.1.1 Influence de la durée

a force F

Mesurer G

//1 = G //2 = F Prendre 2 chariots identiques ( masse +- 50 g ), placés sur 2 rails inclinés ( 10 cm de

dénivellation) au bout desquels sont placés 2 rails horizontaux avec deux butoirs à 20 et 40

Les 2 chariots sont placés à des distances différentes ( 20 cm et 80 cm car en MRUA si t = 1s

pour d = 20 cm alors pour avoir t = 2s il faut d = 80 cm ) en même temps.

Les chariots étant lâchés en même temps, ils arrivent à leur butoir en même temps 80 cm

cm 40 cm 10 cm

20 cm MRU

10 cm

Lois de Newton 4G (1h) / 3

3 Dons le C2 possède en bas du rail1 une vitesse double de C1

V est proportionnelle à la durée

3.1.2 Influence de la force F appliquée ( Mesurer G //2= 2 G //1 )

Masse du chariot +- 50 g ( a1= 1.1m/s² ; a2 = 2.2 m/s² ; d1=20 cm ;d2 = 40cm, t1=t2=0,6s) Les chariots lâchés en même temps arrivent sur leur butoir en même temps

Le C2 à une vitesse double de C1

tesse

V est proportionnelle à la force F

3.1.2 Influence de la masse du chariot

On peut aussi augmenter la force F en augmentant la masse du chariot m 2m

Inclinaison identique

C1 = m ; C2 = 2m

On voit vite que la vitesse de C1 et celle de C2 sont les mêmes en bas du rail Doubler la force et doubler la masse du chariot ne changent pas la vitesse acquise

Le doublement d

Le doublement de la masse du chariot divise cette augmentation par deux 10 cm 50 cm
50 cm
40 cm
10 cm

Lois de Newton 4G (1h) / 4

3.3 CONCLUSION

V ÷ F ; t

inversement ÷ m

V = F . t / m

V / t = accélération = F / m

En résumé, la deuxième loi de Newton F = m . a de la force vitesse est

÷ à la force appliquée F

Unités : F en N / m en kg et a en m/s²

3.4 SECONDE LOI DE NEWTON : EXERCICES

1. Un corps de 10 kg est en MRUA avec une accélération de 5 m/s² .Quelle est la force qui

lui est appliquée ? (50N)

2. Une force de 3000N est appliquée à une auto de 1500 kg au repos. Quelle sera son

2m/s² et 10m/s).

3. Une auto de 1000 kg passe de 10 m/s à une vitesse de 20 m/s en 5s. Quelle est la force qui

lui est appliquée ? (2000N).

4. Sur une table parfaitement lisse, un corps de 12 kg, initialement au repos, est entraîné par

une force de 20 N. Calculer la vitesse acquise après 2s. (rép : 3.3m/s) parcouru avant (rép : 1852 N / 208m ) Quelle est la distance parcourue pendant ce temps ? ( rép : 8.2s / +- 156 m)

7. Une masse de 10 kg est posée sur une table horizontale. Quelle force constante faut-il lui

appliquer pour que la vitesse acquise après 2s soit de 4m/s

que les forces de frottement sont évaluées à 4 N dans la direction du mouvement. (rép : 24N)

Lois de Newton 4G (1h) / 5

4. Applications de la deuxième loi de Newton

4.1 Vecteur vitesse

lération est constante.

Que se passerait- ?

-ci continuerait à tomber à la

même vitesse. ( la vitesse acquise est conservée ). En réalité, la force de pesanteur agit

Le tir horizontal

En quittant la table, la bille tombe suivant une parabole. incipe La force de pesanteur agit verticalement. La vitesse " verticale » de la bille augmente régulièrement au cours du temps ( 2 eme loi de Newton). Le mouvement continue horizontalement à la même vitesse appelée vitesse " horizontale » car dere loi de Newton) Pour cette raison, la vitesse est une grandeur vectorielle

4.2 Poids et masse

La chute de deux billes de masses différentes

Leurs accélérations sont identiques

Rappel La force sur le 2nd est plus grande mais sa masse est aussi plus importante

F = m . a

la force F est la force pesanteur G

G = m . g

G en N ; m en kg

Lois de Newton 4G (1h) / 6

Prenons deux feuilles de papier identiques

Rappelons-

sur le mouvement des corps en chute. Les forces de freinage sont toujours opposées au sens du mouvement. Lorsque 2 forces agissent simultanément suivant la même direction, comment doit-on appliquer la 2eme loi de Newton ?

Nous avons une force (le poids) qui tend à augmenter la vitesse et une autre (la résistance) qui

? la plus forte ou la plus grande !

Pour appliquer la 2

eme loi de Newton, on fera : la différence des deux forces si elles agissent en sens opposés la somme si elles agissent dans le même sens bref, la résultante de ces deux forces Prenons deux boules de même volume mais de masses différentes (bille en verre et balle de ping-pong ) ? la plus lourde ! La 2 eme loi a = ( poids résistance ) / masse a = (mg - R ) / m a = g - R/m

Les boules subissant des résistances R identiques (car même forme ), la plus massive possède

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