La deuxième loi de Newton établit que l'accélération acquise par un corps est directement proportionnelle à la résultante des forces agissant sur lui.
Comme l'accélération représente la variation de vitesse par unité de temps, la 2e loi indique que les forces sont les agents qui produisent des variations de vitesse dans un corps.
Aussi appelé principe fondamental de la Dynamique, il a été conçu par Isaac Newton et forme, avec deux autres lois (1ère Loi et Action et Réaction), les fondements de la Mécanique Classique.
Formule
Nous représentons mathématiquement la deuxième loi comme :
Où,
La force et l'accélération sont des quantités vectorielles, elles sont donc représentées par une flèche au-dessus des lettres qui les indiquent.
En tant que grandeurs vectorielles, elles ont besoin, pour être complètement définies, d'une valeur numérique, d'une unité de mesure, d'une direction et d'une direction. La direction et la direction de l'accélération seront les mêmes que la force nette.
Dans la 2e loi, la masse de l'objet (m) est la constante de proportionnalité de l'équation et est la mesure de l'inertie d'un corps.
De cette façon, si nous appliquons la même force sur deux corps de masses différentes, celui avec la plus grande masse subira une accélération plus faible. Par conséquent, nous concluons que celui avec la plus grande masse résiste plus aux variations de vitesse, donc il a une plus grande inertie.
Exemple:
Un corps d'une masse égale à 15 kg se déplace avec un module d'accélération égal à 3 m/s2. Quelle est la grandeur de la force nette agissant sur le corps?
Le module de force se trouvera en appliquant la 2ème loi, on a donc :
FR = 15. 3 = 45 N
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 ».
Première loi de Newton
Newton était basé sur les idées de Galilée sur l'inertie pour formuler la 1ère loi, par conséquent, elle est également appelée loi d'inertie et peut être énoncée :
En l'absence de forces, un corps au repos reste au repos et un corps en mouvement se déplace en ligne droite à vitesse constante.
Bref, le Première loi de Newton indique qu'un objet ne peut pas initier un mouvement, s'arrêter ou changer de direction par lui-même. Il prend l'action d'une force pour provoquer des changements dans son état de repos ou de mouvement.
Troisième loi de Newton
LES Troisième loi de Newton c'est la Loi d'"Action et Réaction". Cela signifie que, pour chaque action, il y a une réaction de même intensité, de même sens et en sens inverse. Le principe d'action et de réaction analyse les interactions qui ont lieu entre deux corps.
Lorsqu'un corps subit l'action d'une force, un autre recevra sa réaction. Comme la paire action-réaction se produit dans différents corps, les forces ne s'équilibrent pas.
En savoir plus sur :
- Les trois lois de Newton
- La gravité
- Qu'est-ce que l'inertie en physique ?
- Formules de physique
- Quantité de mouvement
- plan incliné
Exercices résolus
1) UFRJ-2006
Un bloc de masse m est abaissé et levé à l'aide d'un fil idéal. Initialement, le bloc est abaissé avec une accélération verticale constante, vers le bas, du module a (par hypothèse, inférieur au module g de l'accélération de la pesanteur), comme le montre la figure 1. Ensuite, le bloc est levé avec une accélération verticale constante, vers le haut, également du module a, comme le montre la figure 2. Soit T la tension du fil à la descente et T’ la tension du fil à la montée.
Déterminer le rapport T'/T en fonction de a et g.
Dans la première situation, lors de la descente du bloc, le poids est supérieur à la traction. On a donc que la force nette sera: FR=P - T
Dans la seconde situation, en montant T' il sera supérieur au poids, donc: FR=T' - P
En appliquant la 2ème loi de Newton, et en se rappelant que P = m.g, on a :
En divisant (2) par (1), on trouve la raison demandée :
2) Mackenzie-2005
Un corps de 4,0 kg est soulevé au moyen d'un fil qui supporte une traction maximale de 50 N. Adopter g = 10m/s2, la plus grande accélération verticale que l'on puisse appliquer au corps, en le tirant par ce fil, est :
a) 2,5 m/s2
b) 2,0 m/s2
c) 1,5 m/s2
d) 1,0 m/s2
e) 0,5 m/s2
T - P = m. a (le corps est soulevé, donc T>P)
Comme la traction maximale est de 50 N et P = m. g = 4. 10 = 40 N, la plus grande accélération sera :
Alternative à: 2,5 m/s2
3) PUC/MG-2007
Sur la figure, le bloc A a une masse mLES = 80 kg et bloc B, une masse mB = 20kg. Les frottements et l'inertie du fil et de la poulie sont encore négligeables et g = 10m/s est considéré2 .
Concernant l'accélération du bloc B, on peut dire qu'elle sera :
a) 10 m/s2 vers le bas.
b) 4,0 m/s2 en haut.
c) 4,0 m/s2 vers le bas.
d) 2,0 m/s2 vers le bas.
Le poids de B est la force responsable du déplacement des blocs vers le bas. En considérant les blocs comme un système unique et en appliquant la 2ème loi de Newton, nous avons :
PB = (mLES + mB). le
Variante d: 2,0 m/s2 vers le bas
4) Fatec-2006
Deux blocs A et B de masses respectivement 10 kg et 20 kg, réunis par un fil de masse négligeable, sont au repos sur un plan horizontal sans frottement. Une force, également horizontale, d'intensité F = 60N est appliquée au bloc B, comme le montre la figure.
Le module de la force de traction dans le fil qui relie les deux blocs, en newtons, est valable
a) 60
b) 50
c) 40
d) 30
e) 20
En considérant les deux blocs comme un seul système, on a: F = (mLES + mB). a, en remplaçant les valeurs, nous trouvons la valeur d'accélération :
Connaissant la valeur de l'accélération, on peut calculer la valeur de la tension dans le fil, utilisons pour cela le bloc A :
T=mLES . le
T = 10. 2 = 20N
Variante e: 20 N
5) ITA-1996
Faire ses courses dans un supermarché, un étudiant utilise deux chariots. Il pousse le premier, de masse m, avec une force horizontale F, qui, à son tour, pousse un autre de masse M sur un sol plat et horizontal. Si le frottement entre les chariots et le sol peut être négligé, on peut dire que la force qui est appliquée sur le deuxième chariot est :
un F
b) MF / (m + M)
c) F (m + M) / M
d) F/2
e) une autre expression différente
En considérant les deux chariots comme un seul système, nous avons :
Pour calculer la force agissant sur le deuxième chariot, utilisons à nouveau la 2e loi de Newton pour l'équation du 2e chariot :
Variante b: MF/(m+M)
