Mécanique du point : la deuxième loi de Newton (Terminale D)
La mécanique du point étudie le mouvement d'un objet assimilé à un point, en reliant ses causes (les forces) à ses effets (l'accélération). C'est l'outil qui permet de prévoir la trajectoire d'un pousse-pousse à Antsirabe, la chute d'un fruit ou le démarrage d'un taxi-be à Antananarivo. Dans cet aperçu, nous nous concentrons sur la notion centrale du chapitre : le théorème du centre d'inertie.
Hery pousse un chariot de manioc de masse m = 50 kg sur un sol horizontal à Antananarivo. Il exerce une force horizontale de 120 N et les frottements valent 20 N. La force résultante horizontale est 120 − 20 = 100 N, donc l'accélération vaut a = 100 / 50 = 2 m/s2.
Bilan des forces sur le chariot : poids P, réaction R, force motrice F et frottements f.
À retenir
- La deuxième loi de Newton s'écrit ΣF = m × a et n'est valable que dans un référentiel galiléen.
- Le vecteur accélération a la même direction et le même sens que la résultante des forces.
- Plus la masse est grande, plus l'accélération est faible pour une même force.
- On commence toujours par faire le bilan des forces (poids, réaction, force motrice, frottements) avant tout calcul.
Exercice d'exemple
Voir la correction
Résultante horizontale : 90 − 30 = 60 N. D'après la deuxième loi de Newton : a = ΣF / m = 60 / 30 = 2 m/s2. La caisse accélère de 2 m/s2 dans le sens du déplacement.
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