Deuxième Loi de Newton

Chapitre 5

RELATION ENTRE LA FORCE, LA MASSE ET L’ACCÉLÉRATION

Le résultat d’une force est une modification de l’état de mouvement, donc une accélération.

L’accélération produite par une force est inversement proportionnelle à la masse.

DEUXIÈME LOI DE NEWTON

La force résultante exercée sur un objet est toujours égale à la masse de cet objet multipliée par son accélération.

L’accélération produite a toujours la même orientation que la force résultante.

F = ma

Puisqu’une force est une quantité vectorielle, il est souvent plus facile de réaliser les opérations mathématiques sur ses composantes.

Fx = max

Fy = may

CAS D’UN OBJET SUR LEQUEL PLUSIEURS FORCES SONT APPLIQUÉES

DIAGRAMMES DE CORPS LIBRES

Un diagramme de corps libre est la représentation graphique de toutes les forces qui s’exercent sur un objet.

Il est très utile pour trouver la force résultante exercée sur un objet.

1. Choisir l’objet à examiner et le représenter par un point.

2. Représenter toutes les forces agissant sur lui en partant du point.

3. Tracer un système d’axes de référence.

4. Résoudre chacune des forces en composantes.

5. Trouver la force résultante.

Étapes à suivre pour construire un diagramme de corps libre.

Fx Fy

F

F

FR

y

x

Pourquoi trouver la force résultante?

C’est la force résultante qui a un effet sur le mouvement de l’objet.

Lorsque la force résultante est trouvée, on peut appliquer la loi de Newton pour déterminer son effet sur le mouvement de l’objet.

Force résultante:somme vectorielle de toutes les forces exercées sur un objet.

LA FORCE GRAVITATIONNELLE

Force gravitationnelle: Force d’attraction exercée par la Terre sur tous les objets qui se trouvent à sa surface ou à proximité de celle-ci.Cette force provoque une accélération appelée accélération gravitationnelle.

Fg = mg où g = 9,8 m/s2

Généralisation de la force gravitationnelle

Tous les objets qui possèdent une masse exercent une force d’attraction les uns sur les autres.

Cette force dépend de• La masse des objets• La distance qui sépare ces objets

Fg = G = 6,67 x 10-11 Nm2/kg2

Différence entre la masse et le poids

Masse: Mesure de la quantité de matière présente dans un objet. Peu importe où il se situe, la masse d’un objet

est toujours la même.

Poids:Mesure de la force gravitationnelle exercée

sur un objet. (Fg)Le poids d’un objet peut varier.

Sur la Terre, tout objet de 1 kg possède un poids égal à 9,8 N (Fg = mg = 1 kg x 9,8 m/s2)

FORCE NORMALE

• Force exercée par une surface solide sur un objet• Cette force est toujours perpendiculaire à la

surface.

Lorsqu’un objet est déposé sur une surface, la force normale est égale à la Fg mais en sens contraire.

CAS D’UNE SURFACE HORIZONTALE STABLE

• Lorsqu’on pousse ou qu’on tire un objet avec une force ayant une certaine composante vers le haut, la force normale devient plus petite que la force gravitationnelle.

À l’inverse, si on pousse un objet avec une force ayant une composante vers le bas, la force normale sera plus grande que la force gravitationnelle.

Donc, la force normale est la force équilibrante de la somme vectorielle de toutes les forces qui s’exercent perpendiculairement à une surface.

CAS D’UNE SURFACE HORIZONTALE EN MOUVEMENT VERTICAL

Si l’ascenseur• Est immobile: FN = Fg

• Accélère vers le haut: • FN > Fg

• Accélère vers le bas: • FN < Fg

• Se déplace à vitesse constante: FN = Fg

CAS D’UN PLAN INCLINÉ

• La force normale est plus petite que la Fg et est perpendiculaire au plan incliné.

La grandeur de la force normale est la même que celle de la composante perpendiculaire de la Fg (Fgy). Cependant elle est dans le sens contraire.

Pour résoudre ce genre de situation, il est utile de faire correspondre l’orientation de notre système d’axes de référence à l’orientation de la surface du plan incliné.

FORCES DE FROTTEMENT

Force qui s’oppose au mouvement relatif de deux objets dont les surfaces sont en contact.

Elle est généralement orientée dans le sens contraire du mouvement

Le frottement est causé par les irrégularités des surfaces en contact.

• http://tfleisch.ep.profweb.qc.ca/forces-de-frottement-sur-un-plan-horizontal.html -

Friction statique: force nécessaire pour mettre un objet en mouvement. Elle correspond à la grandeur de la force appliquée jusqu’à ce que l’objet se mette en mouvement.

Friction cinétique:

Elle se produit lorsque 2 surfaces glissent l’une sur l’autre.Elle correspond à la force nécessaire pour faire avancer un objet à vitesse constante.

Résistance de l’air: (friction fluide)Pour avancer dans un fluide (gaz ou liquide), un objet doit repousser le fluide de chaque côté de lui.Un objet qui tombe dans un fluide atteint plus ou moins rapidement une vitesse limite selon sa masse, l’étendue de sa surface et sa masse volumique.