CHAPITRE 15 – PRINCIPES DE LA DYNAMIQUE NEWTONIENNE
Les référentiels galiléens sont en translation rectiligne et uniforme les uns par rapport
aux autres.
c) Détermination pratique d’un référentiel galiléen
Tout comme la notion de point isolé, à partir de laquelle elle est définie, la notion de référentiel
galiléen est un cas limite. En pratique, on utilise principalement trois référentiels en fonction
de la durée du phénomène étudié :
• le référentiel terrestre ou référentiel du laboratoire est lié à la Terre. Son origine est
située au point de la surface du globe où se déroule l’expérience et ses axes sont fixes par
rapport à la Terre. Il est considéré comme galiléen lorsque l’on peut négliger la rotation de
la Terre autour de l’axe des ses pôles. Il est adapté à l’étude des mouvements se déroulant
sur Terre et dont la durée est faible devant la durée d’un jour ;
• le référentiel géocentrique a son origine au centre de la Terre et des axes pointant vers des
étoiles lointaines fixes. Dans ce référentiel, la Terre tourne sur elle-même autour de l’axe de
ses pôles. Il est considéré comme galiléen lorsque l’on peut négliger le mouvement orbital
de la Terre dont la durée caractéristique est un an. Il est adapté à l’étude du mouvement des
satellites autour de la Terre ;
• le référentiel héliocentrique a son origine au centre du Soleil et des axes pointant vers
des étoiles lointaines fixes. Il est considéré comme galiléen tant que l’on peut négliger
le mouvement orbital du Soleil autour du centre de notre galaxie, la Voie lactée, dont la
durée caractéristique est estimée à environ 230 millions d’années. Il est adapté à l’étude du
mouvement des planètes autour du Soleil.
2.2 Deuxième loi de Newton : Principe fondamental de la dynamique
On étudie le mouvement d’un point matériel M de masse m dans un référentiel galiléen R.
À l’instant t, on note
− − →
OM, − → v , − → p = m − → v et − → a les vecteurs position, vitesse, quantité de
mouvement et accélération de M dans R. On s’intéresse aux causes des mouvements et/ou
de leur modification, c’est-à-dire aux interactions mécaniques entre le système et le milieu
extérieur.
a) Notion de force
Un système peut être mis en mouvement ou, s’il est déjà en mouvement, ce dernier peut être
modifié. Les causes de cette « modification » doivent être recherchées dans ses interactions
avec l’extérieur. Cela conduit à définir la notion de forces.
Une force est une grandeur vectorielle décrivant l’interaction capable de modifier et/ou
de produire un mouvement ou une déformation du système.
La force est décrite par un vecteur ; le caractère vectoriel de la force apparaît dans des expériences simples. Par exemple, lorsque l’on tire sur un ressort, on constate que ce dernier
s’allonge le long d’une direction et dans un sens qui sont ceux de l’effort ou de la force qu’on
exerce sur lui. Son allongement est d’autant plus grand que la force est importante. Trois
paramètres : direction, sens et intensité interviennent pour déterminer l’action exercée sur
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Les référentiels galiléens sont en translation rectiligne et uniforme les uns par rapport
aux autres.
c) Détermination pratique d’un référentiel galiléen
Tout comme la notion de point isolé, à partir de laquelle elle est définie, la notion de référentiel
galiléen est un cas limite. En pratique, on utilise principalement trois référentiels en fonction
de la durée du phénomène étudié :
• le référentiel terrestre ou référentiel du laboratoire est lié à la Terre. Son origine est
située au point de la surface du globe où se déroule l’expérience et ses axes sont fixes par
rapport à la Terre. Il est considéré comme galiléen lorsque l’on peut négliger la rotation de
la Terre autour de l’axe des ses pôles. Il est adapté à l’étude des mouvements se déroulant
sur Terre et dont la durée est faible devant la durée d’un jour ;
• le référentiel géocentrique a son origine au centre de la Terre et des axes pointant vers des
étoiles lointaines fixes. Dans ce référentiel, la Terre tourne sur elle-même autour de l’axe de
ses pôles. Il est considéré comme galiléen lorsque l’on peut négliger le mouvement orbital
de la Terre dont la durée caractéristique est un an. Il est adapté à l’étude du mouvement des
satellites autour de la Terre ;
• le référentiel héliocentrique a son origine au centre du Soleil et des axes pointant vers
des étoiles lointaines fixes. Il est considéré comme galiléen tant que l’on peut négliger
le mouvement orbital du Soleil autour du centre de notre galaxie, la Voie lactée, dont la
durée caractéristique est estimée à environ 230 millions d’années. Il est adapté à l’étude du
mouvement des planètes autour du Soleil.
2.2 Deuxième loi de Newton : Principe fondamental de la dynamique
On étudie le mouvement d’un point matériel M de masse m dans un référentiel galiléen R.
À l’instant t, on note
− − →
OM, − → v , − → p = m − → v et − → a les vecteurs position, vitesse, quantité de
mouvement et accélération de M dans R. On s’intéresse aux causes des mouvements et/ou
de leur modification, c’est-à-dire aux interactions mécaniques entre le système et le milieu
extérieur.
a) Notion de force
Un système peut être mis en mouvement ou, s’il est déjà en mouvement, ce dernier peut être
modifié. Les causes de cette « modification » doivent être recherchées dans ses interactions
avec l’extérieur. Cela conduit à définir la notion de forces.
Une force est une grandeur vectorielle décrivant l’interaction capable de modifier et/ou
de produire un mouvement ou une déformation du système.
La force est décrite par un vecteur ; le caractère vectoriel de la force apparaît dans des expériences simples. Par exemple, lorsque l’on tire sur un ressort, on constate que ce dernier
s’allonge le long d’une direction et dans un sens qui sont ceux de l’effort ou de la force qu’on
exerce sur lui. Son allongement est d’autant plus grand que la force est importante. Trois
paramètres : direction, sens et intensité interviennent pour déterminer l’action exercée sur
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