- Quelles sont les lois de Newton ?
- Première loi de Newton ou loi d'inertie
- Deuxième loi ou loi fondamentale de la dynamique
- Troisième loi ou Principe d'action et de réaction
- Biographie d'Isaac Newton
Nous expliquons ce que sont les lois de Newton, comment elles expliquent l'inertie, la dynamique et le principe action-réaction.
Quelles sont les lois de Newton ?
Les lois de Newton ou lois du mouvement de Newton sont les trois principes fondamentaux sur lesquels repose la mécanique classique, l'une des branches de la physique. Ils ont été postulés par Sir Isaac Newton dans son travail Philosohiae naturalis principia mathematica (« Principes mathématiques de la philosophie naturelle ») de 1687.
Cet ensemble de lois physiques a révolutionné les concepts de base concernant la mouvement des corps que l'humanité avait. Avec les contributions de Galileo Galilei, il constitue la base de ladynamique. Lorsqu'il est combiné avec leLoi de la gravitation universelle par Albert Einstein, nous permet de déduire et d'expliquer les lois de Kepler sur le mouvement planétaire.
Cependant, les lois de Newton ne sont valables que dans les référentiels inertiels, c'est-à-dire ceux qui ne sont pas accélérés et dans lesquels seules des forces réelles interviennent. De plus, ces lois sont valables pour des objets se déplaçant à une vitesse beaucoup plus lente que la vitesse de la lumière (300 000 km/s).
Les lois de Newton partent de la considération du mouvement comme déplacement d'un objet d'un endroit à un autre, en tenant compte de l'endroit où il se produit, qui peut aussi se déplacer à vitesse constante par rapport à un autre endroit.
Première loi de Newton ou loi d'inertie
La La première loi de Newton contredit un principe formulé dans le antiquité par le sage grec Aristote, pour qui un corps ne pouvait conserver son mouvement que si un Obliger soutenu. Newton déclare à la place que :
"Chaque corps persévère dans son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme à moins qu'il ne soit forcé de changer d'état par des forces qui lui sont imprimées."
Par conséquent, un objet en mouvement ou au repos ne peut pas modifier cet état, à moins qu'un certain type de force ne lui soit appliqué.
Selon ce principe, le mouvement implique des grandeurs vectorielles (dotées de direction et de sens). L'accélération peut être calculée à partir de la vitesse initiale et finale. De plus, il propose que les corps en mouvement tendent toujours à se déplacer selon une trajectoire rectiligne et uniforme.
Un parfait exemple de la loi deinertie il est constitué par un lanceur de poids aux Jeux Olympiques. L'athlète prend de l'élan en se déplaçant en cercles, en faisant tourner le poids attaché avec une corde sur son propre axe (mouvement circulaire), jusqu'à ce qu'il atteigne leaccélération nécessaire de le relâcher et de le regarder voler en ligne droite (mouvement rectiligne uniforme).
Ce mouvement rectiligne se poursuit jusqu'à ce que lela gravité sa trajectoire est courbe. Dans le même temps, le frottement de l'objet avec l'air ralentit (accélération négative) jusqu'à ce qu'il tombe.
Deuxième loi ou loi fondamentale de la dynamique
La deuxième loi de Newton concerne la force, la masse et l'accélération.
Dans cette loi, Newton définit le concept de force (représenté par F), indiquant que:
"Le changement d'un mouvement est directement proportionnel à la force imprimée dessus et s'effectue selon la ligne droite le long de laquelle cette force est imprimée."
Cela signifie que l'accélération d'un objet en mouvement répond toujours à la quantité de force qui lui est appliquée à un instant donné, pour modifier sa trajectoire ou sa vitesse.
De ces considérations découle l'équation fondamentale de la dynamique pour les objets de masse constante :
Force résultante (Fresultant) = masse (m) x accélération (a)
Une force nette agit sur un corps de Masse constante et vous donne une certaine accélération. Dans les cas où la masse n'est pas constante, la formule se concentrera davantage sur la quantité de mouvement (p), selon la formule suivante :
Quantité de mouvement (p) = masse (m) x vitesse (v). D'où : Fneta = d (m.v) / dt.
Ainsi, la force peut être liée à l'accélération et à la masse, que cette dernière soit variable ou non.
Pour illustrer cette seconde loi, le cas de la chute libre est idéal : si nous laissons tomber une balle de tennis d'un bâtiment, l'accélération qu'elle subit augmentera à mesure que la la météo s'écoule, puisque le la force de la gravité. Ainsi, sa vitesse initiale sera nulle, mais une force constante lui sera appliquée en ligne droite, vers le bas.
Troisième loi ou Principe d'action et de réaction
D'après la troisième loi de Newton,
"Chaque action correspond à une réaction égale mais en sens inverse : ce qui signifie que les actions mutuelles de deux corps sont toujours égales et dirigées en sens inverse."
De cette façon, chaque fois qu'une force est exercée sur un objet, elle exerce une force similaire sur adresse opposés et d'égale intensité, donc si deux objets (1 et 2) interagissent, la force exercée par l'un sur l'autre sera égale en amplitude à celle exercée par l'autre sur le premier, mais de signe opposé.
C'est-à-dire : F1-2 = F2-1. La première force sera connue sous le nom d'"action" et la seconde force sous le nom de "réaction".
Pour démontrer cette troisième loi, il suffit d'observer ce qui se passe lorsque deux personnes de poids similaire courent dans des directions opposées et se heurtent : toutes deux recevront la force de l'autre et seront projetées dans la direction opposée. La même chose se produit lorsqu'une balle rebondit sur le mur et est lancée adresse au contraire, avec une force semblable à celle que nous projetons lorsque nous le lançons.
Biographie d'Isaac Newton
Isaac Newton (1642-1727) est né dans le Lincolnshire, en Angleterre. Fils de paysans puritains, sa naissance fut traumatisante et il vint au monde si maigre et chétif qu'ils pensèrent qu'il ne vivrait pas longtemps.
Cependant, il a grandi pour être un enfant excentrique, avec des talents précoces pour math et la philosophie Naturel. À l'âge de dix-huit ans, il entre à l'Université de Cambridge pour poursuivre ses études. On dit qu'il entra très peu en classe, car son intérêt principal était la bibliothèque et une formation autodidacte.
Cela n'a pas entravé son développement académique. Il est devenu un physicien, théologien, philosophe et mathématicien d'importance, reconnu par la Royal Society. Il est crédité de l'invention du calcul mathématique, ainsi que de diverses études sur l'optique et lumière.
De plus, il a énormément contribué au développement des mathématiques et de la physique : il a découvert le spectre des Couleur de la lumière, a formulé une loi de conduction thermique, un autre sur l'origine de étoiles, à propos de la vitesse de sonner dans le air et la mécanique de fluides, et un énorme etcetera. Son grand travail était le Philosophiae naturalis principia mathematica.
Newton mourut en 1727, après avoir été un scientifique respecté et honoré, recevant une nomination seigneuriale (« monsieur ») de la reine Anne d'Angleterre. Il souffrait de coliques néphrétiques et d'autres affections rénales qui, après de nombreuses heures de délire, l'ont finalement conduit à sa tombe le 31 mars.