Lois du mouvement de Newton

Les trois lois du mouvement de Newton sont les axiomes fondamentaux qui relient les forces agissant sur un corps à son mouvement : la loi d'inertie, la loi F = dp/dt et la loi d'action-réaction.

Definition

Les lois du mouvement de Newton sont trois axiomes stipulant que (1) la vitesse d'un corps est constante à moins qu'une force nette n'agisse sur lui, (2) la force nette agissant sur un corps est égale au taux de changement temporel de sa quantité de mouvement linéaire, et (3) chaque force d'action est compensée par une force de réaction égale et opposée sur l'autre corps.

Scope

Ce sujet couvre l'énoncé, l'interprétation et l'application des trois lois de Newton : la première loi définissant les référentiels inertiels et l'inertie, la deuxième loi reliant la force nette au taux de changement de la quantité de mouvement, et la troisième loi des forces d'interaction égales et opposées. Il inclut l'analyse des corps libres, le rôle de la masse et les conditions d'application des lois.

Core questions

• Qu'est-ce qui définit un référentiel inertiel, et pourquoi la première loi en présuppose-t-elle un ?
• Comment la deuxième loi relie-t-elle la force, la masse et l'accélération ?
• Pourquoi les forces d'interaction doivent-elles toujours se présenter par paires égales et opposées ?

Key concepts

• Inertie et masse inertielle
• Force nette et diagrammes de corps libre
• Référentiel inertiel
• Paires action-réaction
• Équation du mouvement

Key theories

Première loi (loi d'inertie)

Un corps demeure au repos ou en mouvement rectiligne uniforme à moins d'être soumis à une force externe nette ; cela définit à la fois l'inertie et identifie la classe des référentiels inertiels dans lesquels les lois sont valides.

Deuxième loi (F = dp/dt)

La force nette agissant sur un corps est égale au taux de changement temporel de sa quantité de mouvement linéaire, se réduisant à F = ma pour une masse constante et fournissant l'équation centrale du mouvement.

Troisième loi (action-réaction)

Lorsqu'un corps exerce une force sur un second, le second exerce une force égale et de direction opposée sur le premier, ce qui sous-tend la conservation de la quantité de mouvement pour les systèmes isolés.

Clinical relevance

Ces trois lois sont appliquées dans toute l'analyse statique et dynamique en ingénierie, depuis le dimensionnement des supports structurels jusqu'à la conception des systèmes de poussée et de réaction des véhicules et des fusées, et elles demeurent le modèle de travail pour tout mouvement aux vitesses et échelles quotidiennes.

History

Newton a énoncé les trois lois comme des axiomes au début des Principia de 1687, s'appuyant sur le principe d'inertie de Galilée et la notion de quantité de mouvement conservée de Descartes. Leur formulation précise en termes de quantité de mouvement et la distinction des référentiels inertiels ont été affinées par des auteurs ultérieurs, mais les lois elles-mêmes sont restées essentiellement inchangées en tant que base de la dynamique classique.

Key figures

• Isaac Newton
• Galileo Galilei
• René Descartes

Seminal works

• newton1687
• taylor2005

Frequently asked questions

La première loi n'est-elle qu'un cas particulier de la deuxième loi ?

Pas entièrement. Avec une force nette nulle, la deuxième loi donne une accélération nulle, ce qui ressemble à la première loi, mais le rôle plus profond de la première loi est d'affirmer l'existence de référentiels inertiels dans lesquels la deuxième loi est valide.

Les forces d'action et de réaction s'annulent-elles mutuellement ?

Non. Elles agissent sur des corps différents, elles ne s'annulent donc jamais sur un seul corps ; l'annulation ne se produirait que si les deux forces agissaient sur le même objet.