PHYSIQUE Cours - Classe de terminale S

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Lois - Terminale S
Chapitre1: Temps, cinématique et dynamique newtoniennes

Les trois lois de Newton

La première loi de Newton
Cette loi est aussi appelé principe d'inertie.
Enoncé:  Dans un référentiel galiléen un système ponctuel isolé ou pseudo-isolé est soit immoible ou animé d'un mouvement rectiligne uniforme

Utilisation de la première loi de Newton
Première possibilité: si  les forces qui s'exercent sur un système sont connues alors la première loi peut être utilisée pour montrer qu'il est en équilibre ( immobile ) ou qu'il possède un mouvement rectiligne uniforme. Il faut alors  montrer que le système n'est soumis à aucun force ( il est isolé ) où que les forces auxquelles il est soumis se compensent ( il est pseudo isolé ) ce qui, dans ce dernier cas, necessite de faire un bilan des forces.

Utilisation de la première loi de Newton pour prouver qu'un système est immobile ou en mouvement rectiligne uniforme

Deuxième possibilité: si l'on sait qu'un solide est immobile ou en mouvement rectiligne uniforme alors la première loi de newton peut être utilisée pour montrer qu'un système est isolé ou pseudo-isolé. Dans ce dernier  cas la somme vectorielles des forces est nulles et il est alors possible de déterminer les caractéristiques d'une des forces appliquée appliquée au système si les autres sont connues.

Par exemple si un système immobile est soumis à trois forces vecteurs f1, f2 et f3 alors d'après la

 réciproque la première loi de Newton:
somme vectorielle des trois forces nulle

Si vecteurs f1 et f2 sont connues alors il est possible d'en déduire vecteur f3 :

determination du vecteur f3

La deuxième loi de Newton
Cette loi est aussi appelée principe fondamental de la dynamique.
Enoncé: dans un référentiel galiléen, la somme vectorielle des force extérieures ( notée  ) exercées sur un système ponctuel est égale à la dérivée du vecteur quantité de mouvement de ce système par rapport au temps:
La deuxième loi de Newton

Utilisation de la deuxième loi de Newton
La plupart du temps cette loi est utilisée pour des systèmes fermés c'est à dire des systèmes dont la masse (m) est constante et dans ce cas:
calcul deuxièeme loi de newton
Dans le cas d'un système fermé la deuxième loi de Newton peut donc s'écrire:
Expression de la seconde loi de newton dans le cas d'un système à masse constante

Cette expression de la deuxième loi de newton permet de dérminer la valeur de l'accélération à partir des forces qui s'exercent sur le système. Une fois l'accélération connue il possible de déterminer la vitesse puis les coordonnées du système au cours du temps.
En général on utilise cette expression en projetant les vecteurs sur les axes d'un repère.
Par exemple dans le cas d'un système soumis à trois forces dans un repère cartésion on obtient les équations suivantes:
F1x + F2x + F3x = ax    
F1y + F2y + F3y = ay
F1z + F2z + F3z = az  

La troisième loi de Newton
Cette loi aussi appelée principe des actions réciproques ou loi de l'action et de la réaction.

Enoncé: si un système A exerce une force force exercée par un système a sur un système b sur un système B alors le système B exerce aussi
 sur le système A une force force exercée par un système b sur un système a ayant même droite d'action, même valeur, même direction  mais un

 sens opposé et donc:

force exercée par un système a sur un système b = - force exercée par un système b sur un système a

Cette loi est valable pour toutes les forces, qu'elles s'exercent à distance où par contact.

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