Contenu
- Développement de la physique classique
- Première loi: l'inertie
- Deuxième loi: force et accélération
- Troisième loi: action et réaction
Jouer au hockey, conduire une voiture et même simplement faire une promenade sont tous des exemples quotidiens des lois du mouvement de Newton. Compilés en 1687 par le mathématicien anglais Isaac Newton, les trois lois principales décrivent les forces et le mouvement d'objets sur la Terre et dans tout l'univers.
Développement de la physique classique
Les philosophes ont étudié le mouvement des objets depuis l'Antiquité. Après avoir observé le mouvement du soleil, des étoiles et des planètes, le philosophe grec Aristote et plus tard Ptolémée ont estimé que la Terre était le centre de l'univers. Au 16e siècle en Europe, le mathématicien polonais Nicolas Copernic a contesté cette théorie en plaçant le soleil au centre du système solaire entouré de planètes en orbite. Au siècle suivant, le physicien allemand Johannes Kepler décrivit les orbites elliptiques des planètes et le mathématicien et astronome italien Galileo Galilei mena des expériences pour étudier les mouvements des projectiles. Isaac Newton a synthétisé ce travail en une analyse mathématique et a introduit le concept de force et ses trois lois du mouvement.
Première loi: l'inertie
La première loi de Newton, également appelée loi de l'inertie, stipule qu'un objet reste immobile ou reste en mouvement uniforme à moins qu'il ne soit contraint de changer par l'action d'une force externe. La tendance de l’objet à rester au repos ou à maintenir une vitesse constante est appelée inertie et sa résistance à la déviation de l’inertie varie avec sa masse. Il faut un effort physique - une force - pour surmonter l'inertie pour qu'une personne puisse se lever le matin. Une bicyclette ou une voiture continuera de rouler sauf si le cycliste ou le conducteur applique une force de friction par les freins pour l’arrêter. Un conducteur ou un passager dans une voiture en mouvement qui ne porte pas de ceinture de sécurité sera projeté en avant lorsque la voiture s’arrête subitement car il reste en mouvement. Une ceinture de sécurité attachée exerce une force de retenue sur les mouvements du passager ou du conducteur.
Deuxième loi: force et accélération
La deuxième loi de Newton définit la relation entre le changement de la vitesse d’un objet en mouvement - son accélération - et la force qui l’agit. Cette force est égale à la masse de l’objet multipliée par son accélération. Il faut moins de force supplémentaire pour propulser un petit yacht en mer que pour propulser un supertanker, car ce dernier a une masse supérieure à celle du premier.
Troisième loi: action et réaction
La troisième loi de Newton stipule qu'il n'y a pas de forces isolées. Pour chaque force qui existe, une force de même importance et de sens opposé agit contre elle: action et réaction. Par exemple, une balle lancée sur le sol exerce une force descendante; en réponse, le sol exerce une force ascendante sur le ballon et il rebondit. Une personne est incapable de marcher sur le sol sans la force de friction du sol. Lorsqu'il fait un pas en avant, il exerce une force de recul sur le sol. Le sol réagit en exerçant une force de friction dans la direction opposée, permettant au marcheur d'avancer lorsqu'il fait un pas supplémentaire avec son autre jambe.