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Mécanique du point
Le référentiel géocentrique est en translation non rectiligne autour du Soleil (translation pratiquement circulaire uniforme). Il n’est donc pas rigoureusement galiléen.
Cependant la révolution de la Terre s’effectue en 365 jours et 6 heures, ce qui fait que
le référentiel géocentrique peut en première approximation être considéré comme galiléen lorsque le phénomène étudié se produit pendant un temps très court devant la
période de révolution de la Terre.
Pour les mêmes raisons, le référentiel terrestre n’est pas galiléen mais s’y apparente
lorsque le temps de l’expérience est très inférieur à 24 heures où bien lorsque la précision des mesures ne permet pas de mettre en évidence ce mouvement.
2. PRINCIPE DE LA DYNAMIQUE : DEUXIÈME LOI DE NEWTON
2.1. La notion de force
Un point matériel G est rarement mécaniquement isolé mais subit des actions. Ces actions
sont appelées forces. Lorsqu’on parle de force, il est important de voir que cela suppose
l’existence d’un acteur (celui qui exerce la force) et un receveur (celui qui subit la force).
Une force s’exerce dans une certaine direction (ou ligne d’action de la force), dans un
certain sens et avec une certaine intensité. Une force a donc toutes les caractéristiques d’un
vecteur, qui servira à la représenter. De plus, une force s’applique en un point particulier.
Une force sera donc matérialisée par un vecteur associé à un point d’application. Elle
est mesurée au moyen d’un dynamomètre et s’exprime en Newton (symbole N) dans le
système international d’unités.
Les forces qu’un point matériel peut subir sont en fait en nombre limité. On distingue les
forces suivantes :
• Forces d’interaction à distance comme les forces de gravitation, les forces électromagnétiques, les forces nucléaires de cohésion.
• Forces de contact comme les forces de frottement et de tension.
Des précisions sur ces forces sont données dans la partie 3 de ce chapitre.
2.2. Principe fondamental de la dynamique dans un référentiel galiléen
a) Énoncé de la deuxième loi de Newton
Considérons un système matériel S, de centre d’inertie G, de masse m, se déplaçant dans
un référentiel galiléen. Si ce système n’est pas mécaniquement isolé, c’est-à-dire s’il subit
une action non compensée, le principe d’inertie nous dit que sa quantité de mouvement
ne peut pas être constante dans le temps. Le principe (ou relation) fondamental(e) de
la dynamique nous permet de lier la cause (actions non compensées) à l’effet observé
(quantité de mouvement variable) (figure 3.5). Il s’écrit :
− →
F ext =
d
m − → v G/R
d t
Comme la masse du système est supposée constante dans le temps, il en résulte que la
relation fondamentale de la dynamique ou RFD peut s’écrire sous la forme :
− →
F ext = m − → a G/R
Mécanique du point
Le référentiel géocentrique est en translation non rectiligne autour du Soleil (translation pratiquement circulaire uniforme). Il n’est donc pas rigoureusement galiléen.
Cependant la révolution de la Terre s’effectue en 365 jours et 6 heures, ce qui fait que
le référentiel géocentrique peut en première approximation être considéré comme galiléen lorsque le phénomène étudié se produit pendant un temps très court devant la
période de révolution de la Terre.
Pour les mêmes raisons, le référentiel terrestre n’est pas galiléen mais s’y apparente
lorsque le temps de l’expérience est très inférieur à 24 heures où bien lorsque la précision des mesures ne permet pas de mettre en évidence ce mouvement.
2. PRINCIPE DE LA DYNAMIQUE : DEUXIÈME LOI DE NEWTON
2.1. La notion de force
Un point matériel G est rarement mécaniquement isolé mais subit des actions. Ces actions
sont appelées forces. Lorsqu’on parle de force, il est important de voir que cela suppose
l’existence d’un acteur (celui qui exerce la force) et un receveur (celui qui subit la force).
Une force s’exerce dans une certaine direction (ou ligne d’action de la force), dans un
certain sens et avec une certaine intensité. Une force a donc toutes les caractéristiques d’un
vecteur, qui servira à la représenter. De plus, une force s’applique en un point particulier.
Une force sera donc matérialisée par un vecteur associé à un point d’application. Elle
est mesurée au moyen d’un dynamomètre et s’exprime en Newton (symbole N) dans le
système international d’unités.
Les forces qu’un point matériel peut subir sont en fait en nombre limité. On distingue les
forces suivantes :
• Forces d’interaction à distance comme les forces de gravitation, les forces électromagnétiques, les forces nucléaires de cohésion.
• Forces de contact comme les forces de frottement et de tension.
Des précisions sur ces forces sont données dans la partie 3 de ce chapitre.
2.2. Principe fondamental de la dynamique dans un référentiel galiléen
a) Énoncé de la deuxième loi de Newton
Considérons un système matériel S, de centre d’inertie G, de masse m, se déplaçant dans
un référentiel galiléen. Si ce système n’est pas mécaniquement isolé, c’est-à-dire s’il subit
une action non compensée, le principe d’inertie nous dit que sa quantité de mouvement
ne peut pas être constante dans le temps. Le principe (ou relation) fondamental(e) de
la dynamique nous permet de lier la cause (actions non compensées) à l’effet observé
(quantité de mouvement variable) (figure 3.5). Il s’écrit :
− →
F ext =
d
m − → v G/R
d t
Comme la masse du système est supposée constante dans le temps, il en résulte que la
relation fondamentale de la dynamique ou RFD peut s’écrire sous la forme :
− →
F ext = m − → a G/R