La deuxième loi de Newton, appelée loi fondamentale ou principe fondamental de la dynamique, stipule que un corps accélère si une force lui est appliquée, c'est-à-dire par force une manœuvre comme tirer ou pousser un corps.
Pour mieux comprendre la loi fondamentale, il est nécessaire de clarifier deux notions de base :
- La force appliquée au corps est appelée force nette.
- Le changement de vitesse subi par le corps en mouvement est appelé accélération.
En d'autres termes, l'accélération d'un corps est proportionnelle à la force nette qui lui est appliquée. C'est-à-dire que si nous appliquons une force plus importante, le corps augmente son accélération.
Ce principe fait partie des lois de Newton ou lois du mouvement, qui ont été publiées pour la première fois en 1687 par le physicien et mathématicien anglais Isaac Newton dans son ouvrage Principia Mathematica, et ils sont essentiels pour comprendre le mouvement des corps.
Formule de la deuxième loi de Newton
La deuxième loi de Newton s'exprime dans la formule suivante :
F = m.a
Où:
- F est la force nette. Il s'exprime en Newton (N)
- m est la masse du corps. Il est exprimé en kilogrammes (Kg.).
- à C'est l'accélération que le corps acquiert. Elle s'exprime en mètres sur seconde au carré (m/s2).
Un exemple simple pour comprendre cette formule serait le calcul de la force qui doit être appliquée à un ballon de foot de 0,4 kg pour le botter avec une accélération de 3,5 m/s2. Dans ce cas, la formule serait :
F = m.a
F = 0,4 kg. 3,5 m/s2
F = 1,4 N
Exemples de la deuxième loi de Newton
La loi fondamentale de la dynamique peut être décrite dans les exemples suivants :
1. Deux garçons et une balançoire
Deux enfants sont assis sur une balançoire. L'un d'eux se balance avec peu de force et son accélération est plus lente. Le deuxième enfant se balance plus fort et son accélération est plus importante.
2. Les deux boîtes
Nous avons deux cartons : un de 15 kg. et encore 50 kg. Si nous appliquons la même force pour les déplacer, la première case se déplacera plus rapidement. Mais si nous voulons que les deux boîtes se déplacent à la même vitesse, nous devrons appliquer plus de force sur la boîte la plus lourde.
3. Frappez le ballon
Si nous avons une balle de tennis et un ballon de football et que nous leur donnons un coup de pied, la balle de tennis aura une plus grande accélération, car c'est le corps avec moins de masse. Alors que le ballon de football aura une accélération plus faible car il a plus de masse.
4. Pousser la voiture
Une voiture en mouvement cale au milieu de la rue et le conducteur doit la pousser pour la mettre en sécurité. Alors que le conducteur utilise sa propre force, la voiture se déplace lentement, mais lorsque d'autres personnes aident le conducteur à pousser la voiture, elle se déplace plus rapidement, car plus la force est grande, plus l'accélération est grande.
5. Le chariot de supermarché
Si le chariot d'épicerie est vide, son accélération est plus importante même si on n'applique pas autant de force en le poussant. En revanche, s'il est plein, son accélération est plus faible et il lui faut plus de force pour avancer.
6. Ouvrez les portes
L'ouverture d'une porte blindée nécessite une force plus importante que celle requise pour ouvrir une porte en bois ordinaire, qui est plus légère.
7. La balle de golf
Pour que la balle de golf atteigne le trou souhaité, une certaine force doit y être appliquée. Si peu de force est appliquée, l'accélération de la balle sera moindre et elle se déplacera lentement, et si la force appliquée est plus grande, l'accélération sera plus grande et la balle se déplacera plus rapidement.
8. Le vélo
La deuxième loi de Newton s'applique lorsque nous faisons du vélo. Pédaler est la force, la masse est le vélo, et notre poids corporel et notre accélération sont la vitesse à laquelle il se déplace.
9. Lancer du poids
Le lancer du poids est un sport olympique dans lequel l'athlète doit pousser une sphère métallique très lourde, appelée balle. Plus la force appliquée est grande, plus l'accélération de la balle sera grande et plus elle ira loin.
10. La boule de bowling
La force appliquée à la balle augmente son accélération et la fait parcourir la piste, renversant les quilles.
11. Le camion et la voiture
Pour qu'une voiture fonctionne, il est nécessaire que le moteur génère la force nécessaire pour augmenter l'accélération de la voiture. Plus la voiture est grosse, plus elle aura besoin de force pour accélérer. Par conséquent, un camion nécessite plus de puissance qu'une voiture ordinaire.
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