La troisième loi de Newton

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Amin TS

La troisième loi de Newton

Message par Amin TS » mer. 13 mars 2013 18:32

Bonjour,

La troisième loi de Newton est certes la plus facile, il existe cependant une difficulté quant au fait de savoir si les deux forces considérées sont bien celles exercées par A sur B d'une part et par B sur A d'autre part. Voici un exemple sur lequel je bloque un peu dans la compréhension :

"Un coureur court à vitesse constante sur une piste horizontale. Le poids du coureur est noté \(\overrightarrow{P}\). On note \(\overrightarrow{R}\) la force exercée par la piste sur le coureur. Peut-on écrire que \(\overrightarrow{-P} =\overrightarrow{R}\) ?

La réponse fournie par le livre est la suivante : Le coureur exerce sur la piste une force qui n'est pas verticale du fait de la poussée qu'il exerce vers l'arrière. La piste exerce donc sur le coureur une force qui n'est pas verticale. On ne peut pas écrire \(\overrightarrow{-P} =\overrightarrow{R}\).

Je ne comprends pas très bien pourquoi la piste n'exerce pas de verticale et également cette histoire de poussée vers l'arrière.

Une lumière pourrait-elle m'éclairer ?

Merci !
SoS(3)
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Re: La troisième loi de Newton

Message par SoS(3) » mer. 13 mars 2013 18:40

Bonjour pour traiter ce type de problème, il faut commencer par réaliser un bilan des forces qui s'exercent sur le coureur ; ce qui est certain c'est que le poids est vertical.
Combien de forces dénombrez vous ?
Amin TS

Re: La troisième loi de Newton

Message par Amin TS » mer. 13 mars 2013 18:45

Bonjour,

Je dénombre deux forces : le poids du coureur et la réaction de support exercée par la piste.
Je pense qu'on peut considérer les frottements négligeables (rien n'est dit dans l'énoncé concernant les frottements).
SoS(3)
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Re: La troisième loi de Newton

Message par SoS(3) » mer. 13 mars 2013 18:55

Si vous n'avez que deux forces , en vertu de la première loi de Newton que doivent -elles vérifier ? par ailleurs , êtes vous sur que les frottements sont négligeables ? Ou peut -on courir sur la glace ?
Amin TS

Re: La troisième loi de Newton

Message par Amin TS » mer. 13 mars 2013 19:11

La première loi de Newton nous indique que dans un référentiel galiléen, si le le vecteur vitesse du centre d'inertie est constant alors la somme vectorielle des forces extérieures appliquées est nulle et réciproquement.
Donc, dans le cas ici présent, la vitesse étant constante, on aurait le poids du coureur qui serait égale à la force exercée par la piste. Ce qui nous amène à \(\overrightarrow { P } =\overrightarrow { R }\).
Cependant, pour répondre à la question, il faut obtenir \(\overrightarrow { R } =-\overrightarrow { P }\), qui ne peut être possible si et seulement si les forces ont la même droite d'action. Or, dans la réponse de l'énoncé, ils indiquent que la force exercée par le coureur sur la piste n'est pas verticale en vertu de la poussée qu'il exerce vers l'arrière. Je ne comprends pas cette histoire de poussée.
De la même manière, comment font-ils pour en déduire que la piste exerce sur le coureur une force qui n'est pas verticale ? La piste étant horizontale, elle jouerait le rôle de support, et de ce fait, la force serait verticale. D'où mon étonnement et mon interrogation.
SoS(3)
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Re: La troisième loi de Newton

Message par SoS(3) » mer. 13 mars 2013 19:18

Tout d'abord, la somme vectorielle est bien nulle donc ce n'est pas P = F mais P = - F (en gras des vecteurs) et F force exercée par le sol sur le coureur. Par conséquent , vu que F n'est pas verticale, il doit y avoir une troisième force. Laquelle?
Par ailleurs , pour comprendre la direction de F, il faut utiliser la troisième loi de Newton, le coureur avec son pied exerce une force sur le sol et donc le sol exerce une force de sens opposé et de même direction et même norme sur le coureur.
Amin TS

Re: La troisième loi de Newton

Message par Amin TS » mer. 13 mars 2013 19:27

La troisième force qui entrerait en jeu serait alors celle des frottements.
Mais, comment savez-vous que F n'est pas verticale ? Qu'elle information vous indique cela ?

Concernant la troisième loi de Newton, je comprends tout à fait son principe et son utilisation. Ce qui me semble obscure et incompréhensible par contre est la justification fournie par le livre.

Merci.
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Re: La troisième loi de Newton

Message par SoS(3) » mer. 13 mars 2013 19:31

Etant donné que la force exercée par le coureur sur le sol n'est pas verticale, la force exercée par le sol sur le coureur ne peut pas l'être non plus en vertu de la troisième loi. IL s'agit d'une propulsion, pour courir on pousse vers le sol.
Sinon oui pour les frottements.
Amin TS

Re: La troisième loi de Newton

Message par Amin TS » mer. 13 mars 2013 20:08

Parfait !
Vous venez de soulever un point que je n'avais semble-t-il pas vu en classe (je viens de re-vérifier dans mes classeurs et mes livres). Donc, pour résumer, dans le cas d'une propulsion :
- la troisième loi de Newton 'est pas valable
- la force n'est pas verticale
- des frottements rentrent en jeu

?
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Re: La troisième loi de Newton

Message par SoS(3) » mer. 13 mars 2013 21:04

Pourquoi voudriez-vous que la troisième loi ne soit pas valable ? je m'appuie sur elle dans les messages précédents pour raisonner !
Amin TS

Re: La troisième loi de Newton

Message par Amin TS » mer. 13 mars 2013 21:11

Car une troisième force rentre en jeu : celle des frottements. Et que selon la définition de la 3ème loi de Newton, celle-ci n'est valable que pour deux forces de même droite d'action et non 3.
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Re: La troisième loi de Newton

Message par SoS(3) » mer. 13 mars 2013 21:25

Non cela n'a rien à voir : la troisième loi stipule juste que si A exerce une force sur B alors B exerce une force sur A de même norme, de même direction mais de sens opposé.
Amin TS

Re: La troisième loi de Newton

Message par Amin TS » mer. 13 mars 2013 22:00

D'accord.
Donc, en conclusion, nous ne pouvons pas écrire que la force exercée par le coureur sur le sol est égal à celle du sol exercée sur le coureur - de sens opposés. Sur la simple justification, du principe de propulsion qui induit que la force exercée par le coureur sur le sol n'est pas verticale ?

Merci.
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Re: La troisième loi de Newton

Message par SoS(3) » mer. 13 mars 2013 22:04

si justement , c'est pour cela que la force n'est pas verticale mais ensuite la somme du poids, de la force exercée par le sol et la force de frottement est égale au vecteur nul en vertu de la première loi.
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