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Chapitre 5: Dynamique de la particule Partie I La dynamique est une branche de la mécanique qui fait appel à la notion de force pour expliquer le mouvement des corps.

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Chapitre 5: Dynamique de la particule

Partie I

La dynamique est une branche de la mécanique qui fait appel à la notion de force pour expliquer le mouvement des corps.

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5.1 La force et la masse• La force est perçue intuitivement comme étant soit une poussée, soit

une traction.

• Les forces peuvent déformer les corps : allonger un ressort, comprimer un ballon ou courber une poutre.

• Une force résultante non nulle fait varier la vitesse d'un corps.

• Il y a force de contact lorsqu'un corps est en contact physique avec un autre. Une action à distance se manifeste lorsque deux corps, comme la Terre et le Soleil, interagissent en l'absence d'un milieu matériel entre eux.

• La masse d’un corps est une mesure de son inertie, c’est-à-dire de sa résistance aux variations de vitesse.

00

B B BA

B A A A

xx

A A B B A B

a v t vm

m a v t v

am m

a

m a m a F F si F ma

aBaA

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5.2 La deuxième loi de Newton• La force résultante agissant sur une particule de masse m

produit une accélération de même orientation que la force résultante.

• Dans les unités SI, une force de un newton (1 N) appliquée à une masse de 1 kg produit une accélération de 1 m/s2:

x x

y y

z z

F ma

F ma F ma

F ma

Fa

m

RF F

a F m

21 1N kg m s

m

RFa

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5.3 Le poids• Le poids d’un objet au voisinage de la terre est la force

gravitationnelle que la terre exerce sur lui. • La terre étant sphérique, elle se comporte comme si toute sa masse

était concentrée en son centre (r = RT).

• Le poids (réel) d'une pomme est le même, que la pomme soit en chute libre ou au repos sur une table.

2

2 2

(loi de la gravitation universelle)g

T T

T T

mMF G

rmM GM

P G mg gR R

La masse et le poids (caractéristiques distinctives):1. La masse est un scalaire, alors que le poids est un vecteur.2. Alors que la masse est une propriété intrinsèque qui ne varie pas avec le lieu,

le poids dépend de la valeur locale de g.3. Dans l'espace, loin de toutes les étoiles ou planètes, le poids serait nul, mais

la masse resterait inchangée.

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5.4 La troisième loi de Newton

• Une force est toujours exercée sur un corps par un autre: on ne peut jamais parler tout simplement de la force d'un corps.

• La convention FAB désigne la force exercée sur l’objet A par l’objet B.

• Il est important de réaliser que l’action et la réaction agissent sur des corps différents

Principe d’action-réaction: si un corps A exerce une force sur un corps B, alors le corps B exerce une force égale et opposée sur le corps A.

AB BAF F

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5.4 (suite)

La force normale N est la force que la table exerce sur la pomme et qui empêche celle-ci de tomber. Notez que N et P ne sont pas une paire action-réaction.

0N P

N P

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5.5 Les applicationsVoir les exemples 5.4 à 5.11

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5.6 Le poids apparent

Le poids apparent d’un corps est la force normale qu’exerce sur lui une surface sur laquelle il s’appuie.

N mg ma

yy

N mg ma P mg ma