La troisième loi de Newton

La troisième loi de Newton est l’une des trois lois du mouvement qu’Isaac Newton a Ă©tablies dans le cadre des lois de la dynamique.

Déclaration de la troisième loi de Newton

Chaque force d’action correspond Ă  une force de rĂ©action de grandeur Ă©gale mais dans la direction opposĂ©e.

Explication de la troisième loi d’action et de rĂ©action

La troisième loi de Newton explique que si quelqu’un touche quelque chose, ce quelque chose exerce la mĂŞme force sur la personne. C’est-Ă -dire que lorsqu’un objet ou un corps 1 applique une force Ă  un corps 2, le corps 2 applique la mĂŞme force au corps 1, mais dans la direction opposĂ©e.

Une idĂ©e commune de la force est les actes de poussĂ©e, de traction ou de dĂ©formation qui peuvent ĂŞtre produits par l’interaction de deux corps ou objets.

Énoncé mathématique de la troisième loi de Newton

gras F avec harpon droit gras avec crochet au-dessus de l'indice gras 1 espace gras gras sur espace gras gras 2 indice de fin égal moins gras F avec flèche droite au-dessus de l'indice gras 2 espace gras gras sur espace gras gras 1 indice de fin

C’est-Ă -dire:

La force d’action du corps 1 sur le corps 2 est Ă©gale Ă  la force de rĂ©action du corps 2 sur le corps 1 dans le sens opposĂ©.

Caractéristiques de la troisième loi de Newton

  • La force d’action et la force de rĂ©action n’agissent pas sur le mĂŞme corps.
  • Il est Ă©tabli entre des paires de forces, Ă©galement appelĂ©es paires action-rĂ©action.
  • Il s’Ă©tablit lorsqu’il y a contact direct entre deux corps.
  • Les forces sont de mĂŞme ampleur ou mesure mais dans la direction opposĂ©e.
  • Ces forces ne s’annulent pas.
  • Les forces sont de mĂŞme ampleur indĂ©pendamment de la masse des corps en interaction.

Exemples de la troisième loi de Newton

La troisième loi de Newton se trouve dans d’innombrables exemples dans notre vie quotidienne. Voici dix exemples intĂ©ressants du fonctionnement de la loi de l’action et de la rĂ©action.

1. Voitures tamponneuses

les autos tamponneuses de la troisième loi de Newton

La force exercée par la voiture de choc 1 sur 2 (F1-2 est égale à celle exercée par la voiture de choc 2 sur 1 (F2-1).

Le plaisir des autos tamponneuses dans les foires est basĂ© sur les lois de Newton. Lorsqu’une voiture heurte une autre, elle reçoit simultanĂ©ment un coup qui la propulse vers l’arrière. Peu importe si l’une des voitures est arrĂŞtĂ©e, elle exerce la mĂŞme force sur la voiture qui vient de la heurter.

2. Tirez sur la corde

La troisième loi de Newton tire la corde

Dans le jeu du remorqueur Ă  corde, les chiens interagissent avec la corde, pas avec l’autre chien.

Un exemple intĂ©ressant de l’application de la troisième loi de Newton est le jeu de tirer la corde. Lorsque deux personnes tirent une corde chacune dans la direction opposĂ©e, la force est appliquĂ©e sur la corde et non sur l’autre personne. Autrement dit, les forces qui interagissent sont celles de la personne avec la corde et vice versa.

Dans ce cas, lorsque vous tirez sur la corde, vous pouvez simultanément sentir que la corde vous tire.

3. Lancement des fusées

Le décollage de la fusée Exemple de la troisième loi de Newton

Système de lancement spatial du Centre spatial Kennedy (Crédits NASA).

La troisième loi de Newton explique pourquoi une fusĂ©e dĂ©colle. Dans la fusĂ©e, le carburant est brĂ»lĂ©, le gaz qui est expulsĂ© de la fusĂ©e est chauffĂ©. En rĂ©action, le gaz chaud repousse la fusĂ©e, la propulsant vers le haut et vers l’avant.

4. Poussez le chariot

Quand quelqu’un pousse une voiture ou un vĂ©hicule, le corps pousse l’homme dans la direction opposĂ©e avec la mĂŞme force.

5. Frappez le ballon

 

Lorsqu’un ballon de football est bottĂ©, le pied exerce une force pour le lancer vers l’avant et en mĂŞme temps ressent une force vers l’arrière exercĂ©e par le ballon.

6. Jouer au tennis

 

Lorsqu’une raquette de tennis frappe la balle, au moment du contact, la raquette exerce une force sur la balle. En mĂŞme temps, la balle exerce la mĂŞme force sur la raquette, la faisant reculer.

7. Enfoncez un clou

 

Lorsque le marteau applique une force sur un clou (Fhammer-clou), en mĂŞme temps le clou exerce une force sur le marteau (Fclave-hammer. C’est pourquoi on peut voir dans des marteaux de mauvaise qualitĂ©, la marque produite par le clou.

8. La balançoire

Lorsque nous sommes sur une balançoire et que quelqu’un nous pousse, cette personne ressent une force qui les pousse vers l’arrière; s’il n’est pas bien soutenu, il risque de perdre son Ă©lan.

9. Patineurs sur glace

Patineurs de troisième loi de Newton

Le patineur A pousse le patineur B et vice versa.

Le patinage sur glace regorge d’exemples des diffĂ©rentes lois de la mĂ©canique de Newton. Lorsque deux patineurs se poussent, nous voyons tous les deux patiner simultanĂ©ment en arrière, comme un effet de la force qu’ils reçoivent de leur partenaire. Les patins permettent de glisser vers l’arrière sur la glace.

10. La sortie dans l’espace

Exemple de la troisième loi de Newton

Dans l’espace, la troisième loi de Newton est Ă©galement valable.

Qu’arriverait-il Ă  un astronaute qui effectue une rĂ©paration Ă  l’extĂ©rieur de la Station spatiale internationale et heurte un module? Eh bien, avec la mĂŞme force qui frappe le module, il le frapperait en arrière et l’astronaute acquerra une accĂ©lĂ©ration qui l’Ă©loignera indĂ©finiment de la station, sinon pour les câbles qui le maintiennent connectĂ©.

Résolution des problèmes de la troisième loi de Newton

1. Dans cette phrase, il y a une erreur: qu’est-ce que c’est?

Une personne pousse une boîte avec une force donnée. La boîte, à son tour, pousse la personne avec une force égale et opposée, de sorte que ni la boîte ni la personne ne bougent.

RĂ©ponse: Les forces d’un couple action-rĂ©action agissent sur diffĂ©rents corps, dans ce cas, la force de la personne agit sur la boĂ®te, et la force de la boĂ®te agit sur la personne. Autrement dit, chaque corps subit l’effet dĂ» Ă  la force agissant sur lui. Lorsque les forces sont appliquĂ©es Ă  diffĂ©rents corps, les effets ne s’annulent pas, c’est-Ă -dire que la boĂ®te et la personne bougent.

2. Quelles sont les paires action-réaction dans les cas suivants?

a) Un objet suspendu Ă  une corde attachĂ©e Ă  une branche d’arbre.

RĂ©ponse: dans ce cas nous avons,

  • la force exercĂ©e par l’objet sur la corde Ă©gale Ă  la force exercĂ©e par la corde sur l’objet et
  • la force exercĂ©e par la corde sur la branche est Ă©gale Ă  la force exercĂ©e par la branche sur la corde.

b) Un cheval tirant une charrette.

RĂ©ponse: dans ce cas nous avons,

  • la force exercĂ©e par le cheval sur le sol Ă©gale Ă  la force que le sol exerce sur les sabots du cheval, le faisant avancer, et
  • la force que le chariot exerce sur le sol qui est Ă©gale Ă  la force que le sol exerce sur le chariot.

3. Une voiture de 3 000 kg entre en collision avec un camion de 30 tonnes avec une force de 15 000 N. Quelle est la valeur de la force que le camion exerce sur la voiture?

RĂ©ponse: par la loi de l’action et de la rĂ©action, nous savons que la force exercĂ©e par le camion sur la voiture est de la mĂŞme grandeur, soit 15 mille N.

4. Lorsqu’une voiture et un camion Ă  une vitesse de 100 hm / h entrent en collision frontale, quelle est l’information correcte?

a) La force exercée par le camion sur la voiture est plus grande car elle a une masse plus grande.

b) La force exercée par la voiture est négligeable car le camion est beaucoup plus gros.

c) Les forces que le camion et la voiture exercent l’un sur l’autre sont Ă©gales.

RĂ©ponse: l’information correcte est c, car la force de collision entre la voiture et le camion est Ă©gale.

5. Pourquoi est-il difficile de marcher sur la glace?

Lorsque nous marchons, le pied exerce une force vers l’arrière sur le sol. Selon la troisième loi de Newton, le sol exerce une force Ă©gale mais vers l’avant sur le pied, poussant le pied. Grâce Ă  la force de friction du sol et du pied, nous pouvons marcher. La surface glissante de la glace exerce une force de frottement beaucoup plus faible, ce qui rend plus difficile la marche sur la glace.

Expériences de la troisième loi de Newton

  • Trouvez une chaise Ă  roulettes. Tenez-vous devant un mur et poussez le mur. Qu’est-ce qui se passe?
  • Assis sur le fauteuil roulant, poussez un partenaire qui reste ferme. Qui a quittĂ© votre site?
  • Enfoncez un clou dans un morceau de bois et frappez-le avec un marteau. Que ressentez-vous dans votre main lorsque le marteau frappe le clou?
  • Construisez un chariot avec deux bobines de ficelle ou avec LEGO et laissez une ouverture pour un ballon gonflĂ©. Dans l’embouchure du ballon, placez une paille et gonflez-la en couvrant la sortie pendant que vous placez le ballon dans le chariot. Laissez l’air sortir du ballon. Et le chariot?

 

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