Fiche cours de physique N° 7 - La Mécanique de Newton

James W. (James Watson) Gerard

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Fiche cours de physique N° 7 - La Mécanique de Newton

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Extrait

FICHE

-

COURS PHYSIQUE N

°7 TS

1/7

LA MECANIQUE DE NEWTON

Fiche-cours

de

physique

N°7

La

Mécanique

de

Newton

Prérequis

Référentiel , trajectoire ; vecteur vitesse, forces extérieures et intérieures ; principe d’inertie ; repérage spatial d’un point ;

repérage d’un instant ; dérivée première et seconde.

Objectifs

•

Savoir

définir

mathématiquement

les

vecteurs

vitesse

et

accélération.

•

Savoir

énoncer

et

appliquer

les

trois

lois

de

Newton

1. Rappels

des

notions

essentielles

de

Mécanique

vues

dans

les

classes

antérieures

1.1. Référentiel

Le

mouvement

d’un

système

matériel

ne

peut

être

défini

que si l’on précise au départ

le

solide

de

référence

,

appelé

référentiel

par rapport auquel il est observé: on dit qu’il y a

relativité

du

mouvement

.

Exemples

de

référentiel

Le

référentiel

terrestre

, un train , un avion, un ascenseur, une fusée, …

Référentiels

cosmiques

:

♦

Le

référentiel

héliocentrique

ou

référentiel

de

Képler

défini par

le

trièdre

indéformable

(

solide

) d’origine

S

, centre du Soleil et

constitué par trois droites joignant

S

à trois étoiles très lointaines

A, B, C,

considérées comme fixes.

♦

Le

référentiel

géocentrique

, défini par

le

trièdre

indéformable

GA, GB, GC

où

G

est le centre d’inertie de la terre: le référentiel

géocentrique est en mouvement de translation circulaire par rapport

au

référentiel

héliocentrique ; le

référentiel

terrestre

est

en

mouvement de rotation par rapport au référentiel géocentrique.

1.2. Trajectoire

d’un point

La

trajectoire

d’un

point

est

l’ensemble

des

positions

successives

de

ce

point

au

cours

du

temps : la

trajectoire

dépend

du

référentiel

d’observation.

Exemples

: la trajectoire d’un point situé sur la périphérie d’une roue de vélo roulant à vitesse constante par rapport

au référentiel terrestre :

♦

est un cercle dans le référentiel du cadre du vélo ;

♦

se réduit à un point dans le référentiel de la roue ;

♦

est une

épicycloïde

dans le référentiel terrestre ;

Le

mouvement d’un

point

d’un

système

est

une

modification

des

positions

de

ce

point

au

cours

du

temps

dans

un

référentiel

donné

R,.

Pour le

décrire

complètement il faut attacher au référentiel

R,

un repère spatial et un repère

temporel

1.3. Repérage

spatial

d’un

point

de

l’espace

Dans

un

référentiel

R

,

la

position

d’un

point

G

de

l’espace

peut

être

repérée

dans

un

système

d’axes

orthogonaux

(

Ox

;

Oy ; Oz

),

appelé

repère

spatial,

défini

par

une

base

orthonormée

directe

)

;

(

k

;

j

i

;

O

r

r

r

attachée

au

référentiel

R

, à

l’aide de

trois

coordonnées (

x ; y ; z

), celles

du

vecteur

OG

appelé

vecteur

position

du point

G

dans le référentiel

R

.

Le

vecteur

position

a pour expression :

k

z

j

y

i

x

OG

r

r

r

+

+

=

S

x

y

z

G

x

y

z

O

i

r

j

r

k

r