Physique-Chimie — Terminale

Mécanique de Newton — Terminale Physique

Les lois du mouvement, forces et accélérations. Tout ce qu'il faut savoir pour les problèmes de mécanique au Bac.

Par ProfBot

Mécanique de Newton — Terminale Physique-Chimie

🎯 Objectif : Maîtriser les lois de Newton pour analyser tout mouvement.

1. Les trois lois de Newton

Loi 1 — Principe d'inertie

Un corps dont la résultante des forces est nulle est en mouvement rectiligne uniforme ou au repos.


Si ΣF⃗ = 0⃗  →  vitesse constante (ou repos)

Loi 2 — Principe fondamental de la dynamique (PFD)


ΣF⃗ = m × a⃗
SymboleSignificationUnité
ΣF⃗Somme des forcesNewton (N)
mMassekg
a⃗Accélérationm·s⁻²

Loi 3 — Actions réciproques


F⃗(A→B) = −F⃗(B→A)

Quand tu pousses un mur, le mur te pousse en retour avec la même force.

2. Forces usuelles

Poids


P⃗ = m × g⃗    (g ≈ 9,81 m·s⁻² sur Terre)

Direction : verticale, vers le bas. Poids ≠ Masse !

Réaction normale

Force perpendiculaire à la surface de contact. Sur plan horizontal : N = mg

Frottements


f = μ × N

Opposée au mouvement. μ = coefficient de frottement.

3. Méthode de résolution — 5 étapes

  1. Système : définir l'objet étudié
  2. Bilan des forces : lister toutes les forces
  3. Repère : choisir les axes
  4. PFD : appliquer ΣF⃗ = ma⃗ et projeter
  5. Résoudre : calculer la grandeur demandée

4. Exemple — Plan incliné

Bloc m = 2 kg, angle θ = 30°, sans frottement.

Projection sur l'axe du plan :


mg·sin(θ) = ma
a = g·sin(30°) = 10 × 0,5 = 5 m·s⁻²

Projection perpendiculaire :


N = mg·cos(30°) ≈ 17,3 N

5. Mouvement circulaire uniforme


Accélération centripète : a = v²/R  (vers le centre)
Force centripète :        F = m × v²/R

Exemple : Voiture dans un virage R = 50 m à v = 20 m/s, m = 1000 kg :


F = 1000 × 400/50 = 8 000 N

Cette force est fournie par le frottement des pneus.

6. Énergie et travail


Travail :  W = F × d × cos(α)     [Joule]
Énergie cinétique : Ec = ½mv²
Théorème énergie cinétique : Wtotal = ΔEc

⚠️ Si α = 90° : travail nul. Si α = 180° : travail résistant.

📝 Exercices

  1. Parachutiste m = 80 kg, frottement f = 600 N. Calculer l'accélération.
  2. Voiture freine de 90 km/h à 0 sur 50 m (m = 1200 kg). Calculer la force de freinage.
  3. Sonde orbitant à v = 7800 m/s, R = 6800 km. Calculer l'accélération centripète.

✅ Formules à mémoriser


PFD :           ΣF⃗ = ma⃗
Poids :         P = mg
Énergie cin. :  Ec = ½mv²
Travail :       W = F·d·cos(α)
Accel. cent. :  a = v²/R

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