C3 - Les lois du mouvement de Newton

Qu'est-ce qu'un point matériel en mécanique ?

Un système modélisé par un point géométrique muni d'une masse m et d'un vecteur position.

Dans quel cas peut-on assimiler un système à un point matériel ?

Lorsque ses dimensions sont très petites par rapport aux échelles caractéristiques du mouvement.

Qu'appelle-t-on l'inertie d'un corps ?

La résistance que présente un corps à toute modification de sa vitesse.

Quelles sont les 4 forces fondamentales de la physique ?

L'interaction gravitationnelle, l'interaction électromagnétique, l'interaction faible et l'interaction forte.

Quelles interactions prédominent respectivement aux échelles microscopiques et macroscopiques ?

L'interaction électromagnétique au niveau microscopique et l'interaction gravitationnelle aux grandes échelles.

Qu'est-ce qu'une force de contact par opposition à une force à distance ?

Une force née d'interactions atomiques de contact (frottements, réaction) par opposition à la gravitation ou l'électromagnétisme.

Quelle est la définition mathématique et vectorielle du poids d'un point matériel ?

P = m·g, où m est la masse et g le vecteur accélération de la pesanteur.

Quelle est la valeur de l'intensité g du champ de pesanteur à la surface de la Terre ?

Environ 9,81 m·s^(-2).

Comment s'énonce la première loi de Newton (principe d'inertie) ?

Dans un référentiel galiléen, tout système isolé ou pseudo-isolé est au repos ou en mouvement rectiligne uniforme.

Qu'est-ce qu'un système pseudo-isolé ?

Un système pour lequel la somme vectorielle des forces extérieures appliquées est nulle.

Qu'est-ce qu'un référentiel galiléen ?

Un référentiel dans lequel le principe d'inertie est vérifié.

Comment s'énonce la deuxième loi de Newton (principe fondamental de la dynamique) ?

Dans un référentiel galiléen, la somme des forces extérieures est égale au produit de la masse et de l'accélération (ΣF = m·a).

Comment s'énonce la troisième loi de Newton (principe des actions réciproques) ?

Si un corps A exerce une force F(A/B) sur un corps B, B subit une force F(B/A) = -F(A/B).

Quelles sont les étapes de la méthodologie pour résoudre un problème de mécanique du point ?

Définition du système, bilan des forces, choix du repère et schéma, application du PFD, et résolution des équations.

Que devient l'équation du mouvement vectorielle d'un point matériel en chute libre sans frottement ?

L'accélération est égale à l'champ de pesanteur (a = g), la masse m disparaît de l'équation.

Pourquoi la chute libre sans frottement est-elle indépendante de la masse de l'objet ?

Parce que la masse inertielle et la masse grave s'annulent dans l'application du PFD (m·a = m·g).

Quelle est l'équation horaire z(t) d'une chute libre sans vitesse initiale depuis une hauteur h ?

z(t) = h - (1/2)·g·t².

Dans un mouvement balistique dans le champ de pesanteur, quelle est la nature de la trajectoire du point matériel ?

Une parabole.

Quelles sont les composantes de l'accélération dans un mouvement balistique avec l'axe Oz vertical ascendant ?

ax = 0, ay = 0 et az = -g.

Comment se décompose le mouvement balistique dans le plan (Ox, Oz) ?

Un mouvement rectiligne uniforme selon l'axe horizontal (Ox) et un mouvement uniformément accéléré selon l'axe vertical (Oz).

Qu'est-ce que la masse grave par rapport à la masse inerte ?

La masse grave est celle qui intervient dans la gravitation, et elle coïncide expérimentalement avec la masse inerte.

Quel scientifique a formulé les trois lois fondamentales de la mécanique classique en 1687 ?

Isaac Newton.

Quelle est l'unité SI de la force et à quoi correspond-elle en unités de base ?

Le newton (N), qui correspond à 1 kg·m·s^(-2).

Quel est le rôle d'un schéma dans la résolution d'un problème de dynamique ?

Il constitue une aide précieuse pour projeter correctement les forces sur les axes du repère.

Que traduit mathématiquement la condition initiale v_z(0) = 0 lors d'une chute libre ?

Que la vitesse verticale initiale du point matériel à l'instant t = 0 est nulle.

Qu'appelle-t-on les équations horaires d'un mouvement ?

Les fonctions x(t), y(t) et z(t) décrivant la position du point matériel au cours du temps.

Quelle est la condition pour qu'un référentiel terrestre puisse être considéré comme galiléen dans ce cours ?

Il est toujours sous-entendu que le référentiel d'étude est galiléen pour les situations abordées ce semestre.

Quelle est la conséquence d'une force de frottement fluide sur un objet en chute libre comparé au vide ?

La force de frottement s'oppose au mouvement, contrairement à la chute libre idéale dans le vide.

Qu'exprime la formule v_x(t) = v0·cos(α) dans un mouvement balistique ?

La conservation de la composante horizontale de la vitesse en l'absence de forces horizontales.

Quel est le statut du principe d'inertie vis-à-vis du principe fondamental de la dynamique ?

Le principe d'inertie est un préalable permettant d'identifier les référentiels galiléens.