Transcript Deuxième Loi de Newton

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.
Étapes à suivre pour construire un diagramme
de corps libre.
y
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.
x
Fx
F
F
FR
Fy
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 =
𝑮𝒎𝟏 𝒎𝟐
𝒅
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.
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.
• http://tfleisch.ep.profweb.qc.ca/forces-defrottement-sur-un-plan-horizontal.html -
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.