La troisième loi de Newton, également appelée action et réaction, concerne les forces d'interaction entre deux corps.
Lorsqu'un objet A exerce une force sur un autre objet B, cet autre objet B exercera une force de même intensité, de même direction et de sens opposé sur l'objet A.
Comme les forces sont appliquées à différents corps, elles ne s'équilibrent pas.
Exemples:
- Lors du tir, un tireur est propulsé loin de la balle par une force de réaction de tir.
- Lors d'une collision entre une voiture et un camion, les deux reçoivent l'action de forces de même intensité et de direction opposée. Cependant, nous avons constaté que l'action de ces forces dans la déformation des véhicules est différente. Habituellement, la voiture est beaucoup plus "écrasée" que le camion. Ce fait se produit à cause de la différence de structure des véhicules et non à cause de la différence d'intensité de ces forces.
- La Terre exerce une force d'attraction sur tous les corps proches de sa surface. Selon la 3e loi de Newton, les corps exercent également une force d'attraction sur la Terre. Cependant, du fait de la différence de masse, on constate que le déplacement subi par les corps est bien plus important que celui subi par la Terre.
- Les vaisseaux spatiaux utilisent le principe d'action et de réaction pour se déplacer. Lors de l'éjection des gaz de combustion, ils sont entraînés en sens inverse des sorties de ces gaz.
Application de la 3e loi de Newton
De nombreuses situations dans l'étude de la dynamique présentent des interactions entre deux ou plusieurs corps. Pour décrire ces situations, nous appliquons la loi d'action et de réaction.
En agissant dans des corps différents, les forces impliquées dans ces interactions ne s'annulent pas.
La force étant une grandeur vectorielle, il faut d'abord analyser vectoriellement toutes les forces agissant sur chaque corps qui compose le système, en marquant les couples action et réaction.
Après cette analyse, nous avons établi les équations pour chaque corps impliqué, en appliquant la 2ème loi de Newton.
Exemple:
Deux blocs A et B, de masses respectivement égales à 10 kg et 5 kg, prennent appui sur une surface horizontale parfaitement lisse, comme le montre la figure ci-dessous. Une force constante et horizontale d'intensité 30N agit sur le bloc A. Déterminer:
a) l'accélération acquise par le système
b) l'intensité de la force que le bloc A exerce sur le bloc B
Tout d'abord, identifions les forces agissant sur chaque bloc. Pour ce faire, nous avons isolé les blocs et identifié les efforts, comme le montrent les figures ci-dessous :
Étant:
FUN B: force que le bloc A exerce sur le bloc B
FBA: force que le bloc B exerce sur le bloc A
N: force normale, c'est-à-dire force de contact entre le bloc et la surface
P: poids de force
Les blocs ne se déplacent pas verticalement, donc la force nette dans cette direction est égale à zéro. Par conséquent, le poids normal et la force s'annulent.
Sur l'horizontale, les blocs montrent le mouvement. Appliquons donc la 2ème loi de Newton (FR = m. a) et écrivez les équations pour chaque bloc :
Bloc A :
F - fBA = mLES. le
Bloc B:
FUN B = mB. le
En mettant ces deux équations ensemble, on trouve l'équation du système :
F - fBA+ fUN B= (mLES. a) + (mB. Le)
Comme l'intensité de fUN B est égal à l'intensité de fBA, puisque l'un est la réaction à l'autre, on peut simplifier l'équation :
F = (mLES + mB). le
Remplacement des valeurs données :
30 = (10 + 5). le
Maintenant, nous pouvons trouver la valeur de la force que le bloc A exerce sur le bloc B. En utilisant l'équation du bloc B, nous avons :
FUN B = mB. le
FUN B = 5. 2 = 10N
Les trois lois de Newton
le physicien et mathématicien Isaac Newton (1643-1727) a formulé les lois fondamentales de la mécanique, où il décrit les mouvements et leurs causes. Les trois lois furent publiées en 1687, dans l'ouvrage « Mathematical Principles of Natural Philosophy ».
La 3e loi, ainsi que deux autres lois (1re loi et 2e loi) forment les fondements de la mécanique classique.
Première loi de Newton
LES Première loi de Newton, également appelée loi d'inertie, stipule que "un corps au repos restera au repos et un corps en mouvement restera en mouvement à moins qu'il ne soit influencé par une force externe".
En résumé, la première loi de Newton indique qu'il faut l'action d'une force pour changer l'état de repos ou de mouvement d'un corps.
Lisez aussi sur Galilée.
Deuxième loi de Newton
LES 2e loi de Newton établit que l'accélération acquise par un corps est directement proportionnelle à la résultante des forces agissant sur lui.
Elle s'exprime mathématiquement par :
Pour en savoir plus, lisez aussi :
- Les lois de Newton
- La gravité
- Formules de physique
Exercices résolus
1) UFRJ-1999
Le bloc 1, de 4 kg, et le bloc 2, de 1 kg, représentés sur la figure, sont juxtaposés et supportés sur une surface plane et horizontale. Ils sont accélérés par la force horizontales, avec un module égal à 10 N, appliquées au bloc 1 et elles commencent à glisser sur la surface avec un frottement négligeable.
a) Déterminer la direction et la direction de la force F12 exercé par le bloc 1 sur le bloc 2 et calculer son module.
b) Déterminer la direction et la direction de la force F21 exercé par le bloc 2 sur le bloc 1 et calculer son module.
a) Sens horizontal, sens de gauche à droite, module f12 = 2N
b) Sens horizontal, sens de droite à gauche, module f21 = 2N
2) UFMS-2003
Deux blocs A et B sont placés sur une table plate, horizontale et sans frottement comme indiqué ci-dessous. Une force horizontale d'intensité F est appliquée à l'un des blocs dans deux situations (I et II). Comme la masse de A est supérieure à celle de B, il est correct d'affirmer que :
a) l'accélération du bloc A est inférieure à celle de B dans la situation I.
b) l'accélération des blocs est plus importante dans la situation II.
c) la force de contact entre les blocs est plus importante dans la situation I.
d) l'accélération des blocs est la même dans les deux situations.
e) la force de contact entre les blocs est la même dans les deux situations.
Alternative d: L'accélération des blocs est la même dans les deux situations.
