Mécanique : cinématique et dynamique du solide (Terminale S)
La mécanique cherche à prévoir le mouvement d'un objet à partir des forces qui s'exercent sur lui. C'est ce qui permet, par exemple, de comprendre pourquoi un taxi-be qui démarre dans une côte d'Antananarivo accélère plus ou moins selon sa charge. Au cœur de cette étude se trouve la deuxième loi de Newton, qui relie les forces à l'accélération du centre d'inertie du solide.
Ravo pousse un chariot de 50 kg sur le marché d'Antsirabe avec une force horizontale résultante de 100 N. L'accélération vaut a = F/m = 100/50 = 2 m/s², dans la direction de la poussée. Si le chariot pèse deux fois plus, la même force ne donne plus qu'une accélération de 1 m/s².
Bilan des forces sur un solide et vecteur accélération a⃗ colinéaire à la résultante.
À retenir
- La deuxième loi de Newton s'écrit Σ F⃗ = m × a⃗ dans un référentiel galiléen.
- Le vecteur accélération a⃗ a la même direction et le même sens que la résultante des forces.
- À force constante, plus la masse est grande, plus l'accélération est faible.
- L'accélération s'exprime en m/s², la force en newtons (N) et la masse en kilogrammes (kg).
Exercice d'exemple
Voir la correction
D'après la deuxième loi de Newton projetée sur l'axe du mouvement : F = m × a, donc a = F/m = 24/8 = 3 m/s². La caisse accélère de 3 m/s² dans le sens de la poussée.
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