2.1. Principes de la Dynamique Newtonienne
• Le référentiel de Copernic. Ce référentiel a pour origine le centre de masse du
système solaire (qui peut être assimilé au centre du Soleil), et présente des axes pointant
vers trois étoiles éloignées considérées comme fixes sans mouvement apparent. Ce
référentiel porte le nom de l’astronome polonais Nicolas Copernic (1473-1543) qui plaça
« le Soleil au centre du monde » plutôt que la Terre.
• Le référentiel géocentrique. Son origine correspond au centre de masse de la Terre,
et ses axes sont parallèles aux axes du référentiel de Copernic. Étant lié à la Terre, ce
référentiel est donc en translation elliptique par rapport au référentiel de Copernic. En
toute rigueur, il n’est donc pas galiléen.
Cependant, lorsque les expériences sont réalisées sur des distances faibles devant la
dimension de l’orbite terrestre (distance moyenne Terre-Soleil = environ 150 millions de
kilomètres) et sur des durées faibles devant la période de révolution de la Terre (1 an),
on peut alors considérer le référentiel comme galiléen.
• Le référentiel terrestre. Ce référentiel a son origine au centre de masse de la Terre,
et ses axes sont liés à la Terre et sont donc en rotation uniforme dans le référentiel
géocentrique. En toute rigueur, le référentiel terrestre est non galiléen. Toutefois, sur
des distances petites par rapport aux dimensions de la Terre (circonférence de la Terre
= 40 000 km) et sur des durées très faibles par rapport à la période de rotation de la Terre
(1 jour), on peut faire l’approximation qu’un référentiel terrestre (i.e. tout solide immobile
par rapport à la Terre) est galiléen.
2.1.2 Force et masse
Dans le monde qui nous entoure, au cours des situations et expériences de la vie de tous
les jours, on a l’intuition de la notion de force. Notre corps ressent les efforts produits
pour pousser, soulever ou transporter un objet. La chute libre d’un corps montre qu’il
s’exerce sur ce corps une action qui l’attire vers la surface de la Terre. Il existe donc de
nombreux exemples concrets de « mise en mouvement » d’objets : ces objets subissent
une accélération car ils sont soumis à une ou plusieurs interactions. Ces interactions
sont à l’origine des mouvements des corps, et leur définition et description sont à la base
de la dynamique newtonienne qui a pour objectif de prévoir le mouvement des corps
dans un environnement donné.
Remarque
Il faut aussi noter que ce n’est pas parce qu’un corps est en mouvement rectiligne
uniforme, qu’il est forcément isolé ; en effet un corps peut suivre un tel mouvement
lorsqu’il est soumis à plusieurs interactions dont les effets se compensent.
Ces interactions, causes des mouvements des corps, peuvent être décrites par une
grandeur vectorielle qu’on appelle force. À noter qu’avec la définition de ce vecteur
force, on a trois informations en une : en effet, on a la direction, le sens et l’intensité
(avec la norme du vecteur) de l’interaction s’exerçant sur un corps.
Newton a élaboré le principe fondamental de la dynamique à partir de la constatation
suivante : lorsqu’une action est exercée sur un corps, le mouvement de ce corps est
©
Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
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“Gautron_9782100543007” (Col. : ScienceSup3-193x250) — 2010/6/15 — 17:13 — page 45 — #55
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• Le référentiel de Copernic. Ce référentiel a pour origine le centre de masse du
système solaire (qui peut être assimilé au centre du Soleil), et présente des axes pointant
vers trois étoiles éloignées considérées comme fixes sans mouvement apparent. Ce
référentiel porte le nom de l’astronome polonais Nicolas Copernic (1473-1543) qui plaça
« le Soleil au centre du monde » plutôt que la Terre.
• Le référentiel géocentrique. Son origine correspond au centre de masse de la Terre,
et ses axes sont parallèles aux axes du référentiel de Copernic. Étant lié à la Terre, ce
référentiel est donc en translation elliptique par rapport au référentiel de Copernic. En
toute rigueur, il n’est donc pas galiléen.
Cependant, lorsque les expériences sont réalisées sur des distances faibles devant la
dimension de l’orbite terrestre (distance moyenne Terre-Soleil = environ 150 millions de
kilomètres) et sur des durées faibles devant la période de révolution de la Terre (1 an),
on peut alors considérer le référentiel comme galiléen.
• Le référentiel terrestre. Ce référentiel a son origine au centre de masse de la Terre,
et ses axes sont liés à la Terre et sont donc en rotation uniforme dans le référentiel
géocentrique. En toute rigueur, le référentiel terrestre est non galiléen. Toutefois, sur
des distances petites par rapport aux dimensions de la Terre (circonférence de la Terre
= 40 000 km) et sur des durées très faibles par rapport à la période de rotation de la Terre
(1 jour), on peut faire l’approximation qu’un référentiel terrestre (i.e. tout solide immobile
par rapport à la Terre) est galiléen.
2.1.2 Force et masse
Dans le monde qui nous entoure, au cours des situations et expériences de la vie de tous
les jours, on a l’intuition de la notion de force. Notre corps ressent les efforts produits
pour pousser, soulever ou transporter un objet. La chute libre d’un corps montre qu’il
s’exerce sur ce corps une action qui l’attire vers la surface de la Terre. Il existe donc de
nombreux exemples concrets de « mise en mouvement » d’objets : ces objets subissent
une accélération car ils sont soumis à une ou plusieurs interactions. Ces interactions
sont à l’origine des mouvements des corps, et leur définition et description sont à la base
de la dynamique newtonienne qui a pour objectif de prévoir le mouvement des corps
dans un environnement donné.
Remarque
Il faut aussi noter que ce n’est pas parce qu’un corps est en mouvement rectiligne
uniforme, qu’il est forcément isolé ; en effet un corps peut suivre un tel mouvement
lorsqu’il est soumis à plusieurs interactions dont les effets se compensent.
Ces interactions, causes des mouvements des corps, peuvent être décrites par une
grandeur vectorielle qu’on appelle force. À noter qu’avec la définition de ce vecteur
force, on a trois informations en une : en effet, on a la direction, le sens et l’intensité
(avec la norme du vecteur) de l’interaction s’exerçant sur un corps.
Newton a élaboré le principe fondamental de la dynamique à partir de la constatation
suivante : lorsqu’une action est exercée sur un corps, le mouvement de ce corps est
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