Physique-Chimie · premiere spe

Chapitre 6 — Principe d'inertie et lois de Newton

L'essentiel en 30 secondes

Le principe d'inertie (1re loi de Newton) : si la somme des forces est nulle, le mouvement est rectiligne uniforme (ou le système est immobile). La 2e loi de Newton relie la somme des forces à la variation du vecteur vitesse. La 3e loi (actions réciproques) : si A exerce une force sur B, alors B exerce sur A une force opposée. Ces lois ne sont valables que dans un référentiel galiléen.

Notions clés

Référentiel galiléen: Référentiel dans lequel le principe d'inertie est vérifié. Le référentiel terrestre est considéré galiléen pour des durées courtes.
Principe d'inertie (1re loi): Un système soumis à des forces qui se compensent est en mouvement rectiligne uniforme ou au repos.
2e loi de Newton: La somme des forces est proportionnelle à la variation du vecteur vitesse au cours du temps.
3e loi de Newton (actions réciproques): Si A exerce une force sur B, B exerce sur A une force de même norme, même direction, mais de sens opposé.

Formules

Principe d'inertie

\sum \overrightarrow{F} = \overrightarrow{0} \Rightarrow \text{MRU ou repos}

Condition : Dans un référentiel galiléen

2e loi de Newton (Première Spé)

\sum \overrightarrow{F} = m \times \frac{\Delta \overrightarrow{v}}{\Delta t}

Condition : m en \text{kg}, \overrightarrow{F} en \text{N}, \Delta \overrightarrow{v} en \text{m·s}^{-1}

3e loi de Newton

\overrightarrow{F}_{A/B} = -\overrightarrow{F}_{B/A}

Condition : Même droite d'action, même norme, sens opposés

A retenir

Si $ΣF \neq 0$ , le vecteur vitesse varie : le mouvement n'est pas rectiligne uniforme.
La 3e loi s'applique à DEUX objets différents : les deux forces ne s'appliquent pas au même système.
Contraposée du principe d'inertie : si le mouvement n'est pas rectiligne uniforme, alors les forces ne se compensent pas.

Erreurs classiques

Erreur : Appliquer la 3e loi de Newton sur le même objet.

Correction : Les deux forces de la 3e loi s'exercent sur DEUX objets différents. Elles ne se compensent jamais dans un bilan des forces d'un seul système.

Erreur : Croire que $ΣF = 0$ implique forcément l'immobilité.

Correction : $ΣF = 0$ implique repos OU mouvement rectiligne uniforme. Un objet peut se déplacer $à$ vitesse constante sans force résultante.

Erreur : Confondre $\Delta v/\Delta t$ (variation du vecteur vitesse) avec l'accélération scalaire.

Correction : En Première, on utilise $\Delta v/\Delta t$ (variation du vecteur vitesse divisée par la durée), pas la dérivée. Attention $à$ la direction du vecteur.

Astuce méthode

Face à un exercice de mécanique : 1) Définis le système et le référentiel. 2) Fais le bilan des forces. 3) Applique la loi de Newton appropriée. 4) Projette sur les axes si nécessaire. Ne saute jamais les étapes 1 et 2.