Nous avons préparé un article compréhensible sur les explications des lois de Newton. À la fin du XVIIe siècle, le physicien et mathématicien anglais Isaac Newton a jeté les bases de la mécanique avec trois lois simples, mais des lois scientifiques révolutionnaires qui sont encore utilisées aujourd'hui.
L'Histoire des Lois de Newton
Lorsqu'Isaac Newton était encore étudiant, la compréhension académique des forces et du mouvement reposait sur les idées du philosophe grec ancien Aristote, qui avançait qu'un corps ne se mettait en mouvement que lorsqu'une force était appliquée sur lui. Par exemple, Aristote pensait qu'un objet lancé se déplacerait uniquement grâce à l'effet des courants d'air qui le poussaient. Au Moyen Âge, les penseurs ont développé cette idée en proposant la théorie de l'impetus, selon laquelle la force exercée sur un objet lancé se stockait dans celui-ci et se dissipait lentement.
Le mathématicien et physicien italien Galilée renversa cette pensée en observant qu'un objet pouvait continuer de se déplacer avec la même vitesse et dans la même direction sans l'application d'une force, comme la gravité ou la résistance de l'air. Newton fit de cette idée la première de ses trois lois, qu'il formula sous forme mathématique dans son ouvrage Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (1687). La loi de Newton permettait, dans la plupart des cas, de prédire et de décrire correctement le mouvement d'un objet. Cependant, les lois de Newton ne sont pas absolues, car elles ne sont pas valables à des vitesses extrêmement élevées ou dans des champs gravitationnels très puissants, des effets que la théorie de la relativité d'Albert Einstein a ensuite expliqué.
Pourquoi les Lois du Mouvement de Newton sont-elles Importantes ?
Les lois du mouvement de Newton sont importantes car elles constituent la base de l'un des principaux domaines de la physique : la mécanique classique. La mécanique est l'étude de la manière dont les objets se déplacent ou restent immobiles lorsqu'ils sont soumis à des forces. Ces lois permettent de comprendre et de prédire le comportement des objets dans notre quotidien, ainsi que dans des applications plus complexes comme l'astronomie, l'ingénierie, et la conception de technologies.
Les lois du mouvement de Newton
Première Loi
La première loi de Newton stipule qu'un corps restera au repos ou se déplacera en ligne droite à une vitesse constante, à moins qu'une force nette ne soit appliquée sur lui. Dans la plupart des situations, plusieurs forces agissent sur un objet dans différentes directions, mais ces forces sont souvent équilibrées. Par exemple, lorsqu'un livre repose sur une table, la gravité tire le livre vers le bas, tandis que la table applique une force égale et opposée vers le haut. Ces forces équilibrées empêchent le livre de bouger, et il reste immobile.
Deuxième Loi
La deuxième loi de Newton concerne le momentum (ou quantité de mouvement), qui est le produit de la masse et de la vitesse d'un corps. Cette loi indique que le changement de momentum d'un objet est proportionnel à la force appliquée sur celui-ci. En d'autres termes, une force doublée entraînera une accélération doublée d'un objet, tandis qu'une même force appliquée sur un objet deux fois plus lourd entraînera une accélération moitié moindre. La deuxième loi est souvent résumée par une équation simple : a=F/m ,où aa est l'accélération, FF est la force, et mm est la masse.
Troisième Loi
La troisième loi de Newton énonce que les forces se manifestent toujours par paires opposées. Lorsqu'un objet exerce une force sur un autre objet, ce dernier exerce une force égale et opposée sur le premier objet. Si l'un des objets est immobile, l'autre continuera à se déplacer. Par exemple, si vous patinez sur de la glace et que vous heurtez un mur, vous rebondissez car le mur exerce une force sur vous. Si les deux objets sont en mouvement, l'objet de moindre masse subira une accélération plus grande. Par exemple, lorsqu'un canon tire un obus, le canon subit une petite reculée, car l'obus exerce une force égale et opposée sur le canon.
SATURN V
Le Saturn V, utilisé par la NASA lors des missions Apollo entre 1960 et 1970, était un lanceur extrêmement puissant. Il avait un poids de 28 millions de newtons et son moteur générait une force de 34 millions de newtons.
Voyager 1
La vitesse de Voyager 1 lorsqu'elle a quitté le système solaire était de 50 000 km/s. Cette vitesse est maintenue dans l'espace vide car il n'y a pas de résistance de l'air agissant sur la sonde.
EXPLICATION DE LA PREMIÈRE LOI
AU REPOS
Une balle restera immobile, à moins qu'une force ne soit appliquée. La gravité attire la balle vers le bas, mais le sol applique une force égale et opposée vers le haut, annulant la force nette et la maintenant au repos.
EN MOUVEMENT
Une fois que la balle est en mouvement, elle maintiendra sa vitesse, ou une combinaison spécifique de vitesse et de direction, à moins qu'une force extérieure n'intervienne. En réalité, la friction entre la balle et la surface ralentira la balle.
LORSQU'UNE FORCE EST APPLIQUÉE
Lorsqu'une force, comme un coup de crampon, est appliquée, elle entraîne un changement dans la vitesse de la balle, appelé accélération. La balle peut accélérer, ralentir ou changer de direction sans modifier sa vitesse.
EXPLICATION DE LA SECONDE LOI
PETITE MASSE, PETITE FORCE
La force appliquée à un objet entraîne une accélération. L'accélération est déterminée par la magnitude de la force et la masse de l'objet.
PETITE MASSE, FORCE DOUBLE
L'équation a = F/m signifie qu'une force doublée entraînera une accélération doublée, à condition que la masse reste constante.
DOUBLE MASSE, DOUBLE FORCE
Si la force est doublée (quatre fois plus grande qu'à l'origine) et que la masse est également doublée, l'accélération sera la même que celle obtenue initialement.
EXPLICATION DE LA TROISIÈME LOI
FORCE ÉGALE ET OPPOSÉE
Deux personnes sur des patins à roulettes s'éloigneront l'une de l'autre lorsqu'elles se repoussent. Cependant, même si une personne pousse, l'autre exerce une force égale et opposée, ce qui crée une réaction dans la direction opposée.
MASSES ÉGALES
Si les deux personnes ont la même masse, elles accéléreront également de manière égale. Toutefois, si l'une est plus légère, elle s'éloignera plus rapidement, car la même force appliquée sur une masse plus petite entraîne une accélération plus grande.