Lois de Newton
 

I. Objectif:

• Vérifier les lois de Newton.

II. Matériel

• Table à coussin d'air + accessoires.
• Réglet de 50cm.
• Papier A3.
• Valet élévateur.

III. Première loi de Newton ou principe de l'inertie

1. Manipulation

Lancer le mobile sur la table horizontale et réaliser l'enregistrement du mouvement de son centre d'inertie.

2. Exploitation

1. Faire le bilan des forces appliquées au solide.
2. Montrer que leur somme vectorielle est nulle.
3. A partir de l'enregistrement, montrer que le mouvement du centre d'inertie est rectiligne uniforme (préciser le référentiel utilisé).
4. Que pouvez vous dire du vecteur vitesse du centre d'inertie?
5. Enoncer la première loi de Newton (principe de l'inertie).

IV. Deuxième loi de Newton (approche)

A. Premier exemple

1. Manipulation:

1. Abandonner le mobile, sans vitesse initiale, sur la table inclinée d'un angle a par rapport à l'horizontale.
2. Enregistrer le mouvement.

2. Exploitation

1. Faire le bilan des forces appliquées au solide (faire un schéma).
2. Sur le schéma précédent, remplacer le vecteur par ses projections _x et _y.
3. Que peut on dire de la somme _y+_N?
4. Quels sont la direction et le sens de la somme des forces appliquées au solide?
5. Choisir trois points M₁, M₂, M₃ consécutifs vers la fin de l'enregistrement.
6. Déterminer les vitesses V₁ et V₃. Tracer les vecteurs vitesse ₁ et ₃ correspondants.
7. Représenter au point M₂ le vecteur D=₃-₁.
8. Quels sont sa direction et son sens? Comparer ces caractéristiques à celles de la résultante des forces appliquées au solide.
9. Enoncer cette première approche de la deuxième loi de Newton.

B. Deuxième exemple

1. Manipulation

1. Lancer le mobile sur la table à coussin d'air inclinée d'un angle a de façon à obtenir un mouvement parabolique.
2. Enregistrer le mouvement.

2. Exploitation

1. Faire le bilan des forces appliquées au solide (faire un schéma).
2. Sur le schéma précédent, remplacer le vecteur par ses projections _x et _y.
3. Que peut on dire de la somme _y+_N?
4. Quels sont la direction et le sens de la somme des forces appliquées au solide?
5. Choisir trois points M₁, M₂, M₃ consécutifs vers le sommet de la trajectoire.
6. Déterminer les vitesses V₁ et V₃. Tracer les vecteurs vitesse ₁ et ₃ correspondants.
7. Représenter au point M₂ le vecteur D=₃-₁.
8. Quels sont sa direction et son sens. Comparer ces caractéristiques à celles de la résultante des forces appliquées au solide?
9. Enoncer cette première approche de la deuxième loi de Newton.

C. Troisième exemple

1. Manipulation

1. Fixer le mobile au plot central par l'intermédiaire d'un fil.
2. Lancer le mobile et réaliser l'enregistrement du mouvement circulaire.

2. Exploitation

1. Faire le bilan des forces appliquées au solide (faire un schéma).
2. Quels sont la direction et le sens de la somme des forces appliquées au solide?
3. Choisir trois points M₁, M₂, M₃ consécutifs quelconques.
4. Déterminer les vitesses V₁ et V₃. Tracer les vecteurs vitesse ₁ et ₃ correspondants.
5. Représenter au point M₂ le vecteur D=₃-₁.
6. Quels sont sa direction et son sens. Comparer ces caractéristiques à celles de la résultante des forces appliquées au solide.
7. Enoncer cette première approche de la deuxième loi de Newton.

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