Les lois de Newton "faciles à comprendre"
Pour l'étude du mouvement sont utilisés comme base Les lois de Newton. Il établit les relations entre les mouvements et les forces.
Dans ces lois, les phénomènes de la nature par rapport au mouvement sont expliqués. En observant la nature, le principe d'inertie a été atteint, en observant que les corps en mouvement la maintiennent par eux-mêmes sans être poussés par personne.
L'inertie d'un corps peut être surmontée en exerçant une force sur lui, le corps présentant une accélération. La deuxième loi établit la relation pour déterminer l'accélération que subit un corps sous l'action d'une force.
Être le Les trois lois de Newton, bases de la mécanique, sont exposées, d'une manière simple, ces principes: de l'inertie, de la masse et du principe d'action et de réaction, avec des exercices faciles à comprendre.
CONCEPTS DE BASE "pour comprendre les lois de Newton"
Messe:
La masse d'un corps est la quantité de matière qui le compose. Il est mesuré en kilogrammes (kg) ou en livres (lb). [1]
Mouvement:
Changement de position d'un corps, par rapport à un système de référence. [deux]
Mouvement de ligne uniforme:
C'est ce mouvement d'un corps à vitesse constante (amplitude et direction), avec une trajectoire rectiligne. [3]. Voir la figure 1.
Accélération:
Changement de la vitesse d'un objet par unité de temps.
Force:
Action exercée par un corps sur un autre, produisant un mouvement ou une déformation.
Première loi de Newton "Principe d'inertie"
L'inertie est la propriété de la matière, par laquelle, si un corps est en mouvement, il a tendance à continuer à bouger, s'il est au repos, il a tendance à rester au repos. Voir la figure 2. Plus la masse d'un corps est grande, plus son inertie est grande.
Le principe d'inertie, établi par Isaac Newton, postule que "Si aucune force n'agit sur un corps, ou si plusieurs forces qui s'annulent agissent l'une l'autre, alors le corps est au repos ou en mouvement rectiligne uniforme ». [4]. Voir la figure 3.
La sensation désagréable dans l'estomac qui se fait sentir lorsqu'un ascenseur démarre brusquement, est due à l'inertie, à la résistance du corps à bouger. L'inertie est également observée lorsque le conducteur d'un véhicule accélère et que les passagers du véhicule se penchent vers l'arrière, si le conducteur freine brusquement, les passagers se penchent en avant, tendant à continuer le mouvement qu'ils avaient.
La deuxième loi de Newton "Principe de la messe"
Pour surmonter l'inertie d'un corps, une force peut être appliquée. La seconde loi de Newton établit la relation entre la force appliquée, la masse de l'objet et l'accélération qu'il acquiert.
Dans la figure 4, vous avez deux chevaux qui exercent la même force sur une charrette, mais dans la charrette de droite, il y a plus de masse, donc la charrette se déplacera plus lentement, avec moins d'accélération.
Sur la figure 5, il y a deux chariots qui ont la même masse. Une plus grande force est exercée sur la charrette à droite puisqu'elle a deux chevaux, la charrette se déplacera donc avec une plus grande accélération que celle de gauche.
La deuxième loi de Newton stipule-t-elle que "L'accélération qu'un corps acquiert, sous l'action d'une force, est directement proportionnelle à la force inversement proportionnelle à sa masse". Voir la figure 6.
Exercice 1 Quelle accélération la voiture bleue de la figure 7 acquiert-elle lorsqu'elle est tirée avec une force de 2000 N? La voiture a une masse de 1.000 XNUMX kg.
solution:
En appliquant la deuxième loi de Newton, l'accélération est le quotient entre la force appliquée et la masse de la voiture
Ainsi, la voiture aura une accélération de 2 m / s2. Pour chaque seconde qui passe, sa vitesse augmentera de 2 m / s.
Poids d'un objet
Le poids d'un corps est la force avec laquelle la terre le tire vers lui. Si un objet tombe librement, il acquiert une accélération d'environ 9,81 m / s2, appelée «accélération de la gravité (g)».
Le poids est une force toujours dirigée vers le sol. Par la deuxième loi de Newton, il est donné par: Poids = mg
Partout sur la planète, la masse d'un corps est la même, elle ne varie pas, cependant, l'accélération de la gravité varie d'un point à un autre sur la terre, donc le poids varie également. En effet, la Terre se comporte comme si tout son pouvoir d'attraction était accumulé en son centre, plus elle est proche du centre, plus la force d'attraction est grande, plus le poids est important. Voir la figure 8.
Exercice 2 Quelle est la masse d'une femme pesant 600 N?
Solution
La deuxième loi de Newton est appliquée pour déterminer le poids d'un corps, comme le montre la figure 9.
Exercice 3 Déterminez le poids d'un homme dont la masse est de 70 kilogrammes, lorsqu'il se trouve à:
a) La mer. Au niveau de la mer, l'accélération de la pesanteur est g = 9,81 m / s2
b) Au pôle nord, où la gravité est g = 9,83 m / s2
c) À l'équateur, avec g = 9,78 m / s2
Solution
La figure 10 montre le calcul du poids de l'homme au niveau de la mer, au pôle nord et à l'équateur. La gravité étant différente, les poids sont différents, mais la masse reste constante.
Troisième loi de Newton "Principe d'action et de réaction"
La troisième loi de Newton stipule que "Chaque fois qu'un corps exerce une force (action) sur un autre corps, il réagit avec une force égale et opposée appliquée au premier corps". [sept].
Sur la figure 11, ce principe peut être observé: lorsqu'une personne sur le bateau A pousse le bateau B.Avec l'aviron, le bateau B se déplace vers la droite, tandis que le bateau A se déplace vers la gauche par la force de réaction du bateau B sur le bateau A.
Exercice 4 Déterminez la force avec laquelle la table pousse le livre.
solution:
Par loi d'action et de réaction (troisième loi de Newton), la force exercée par le livre sur la table est la même que la force exercée par la table sur le livre, seulement dans le sens opposé. Puisque les grandeurs des forces sont de la même grandeur, mais dans la direction opposée, la somme des forces est nulle et le livre reste au repos (première loi de Newton). Voir la figure 13.
CONCLUSIONS:
El principio de inercia establece las relaciones entre los movimientos y las fuerzas que se aplican sobre un cuerpo. Si la fuerza es nula, el movimiento es rectilíneo y uniforme, o el cuerpo se mantiene en reposo. Si la fuerza sobre el cuerpo no es nula hay una aceleración (cambio de velocidad).
El principio de masa, la segunda Ley de Newton, establece la relación entre la fuerza aplicada, la masa del objeto y la aceleración que experimenta. La aceleración es directamente proporcional a la fuerza aplicada, e inversamente proporcional a la masa del cuerpo.
El principio de acción y reacción, o tercera Ley de Newton, enuncia que la fuerza ejercida de un cuerpo A sobre un cuerpo B, es igual en magnitud y opuesta en dirección a la ejercida por el cuerpo B sobre el cuerpo A.