Fiche de révision

Dynamique

Les forces et lois de Newton

Mis à jour le

  • L1

Ce que tu vas réviser

  • 1. Qu'est-ce que la dynamique ?
  • 2. Les trois lois de Newton
  • 3. Le poids : masse vs force

L'essentiel du chapitre

1. Qu'est-ce que la dynamique ?

La dynamique est la branche de la mécanique qui explique POURQUOI les objets bougent (ou ne bougent pas). Si la cinématique décrit le mouvement (comment), la dynamique en révèle les causes : les forces.

Une force est une action exercée par un objet sur un autre. Elle peut :

  • Mettre en mouvement un objet au repos
  • Accélérer ou ralentir un objet en mouvement
  • Changer la direction d'un objet
  • Déformer un objet

L'unité de force est le Newton (N). 1 N correspond à la force nécessaire pour accélérer une masse de 1 kg à 1 m/s².

2. Les trois lois de Newton

Un objet au repos reste au repos, et un objet en mouvement en ligne droite à vitesse constante conserve ce mouvement, tant qu'aucune force extérieure ne le perturbe.

L'inertie dépend de la masse : plus un objet est lourd, plus il résiste au changement. C'est pourquoi un rugbyman de 120 kg est plus difficile à plaquer qu'un ailier de 80 kg.

Exemples en sport :

  • Un palet de hockey glisse sur la glace presque indéfiniment (peu de frottement)
  • Un sprinter doit pousser à chaque foulée pour vaincre la résistance de l'air

C'est LA loi centrale de la biomécanique. Plus la force est grande, plus l'accélération est importante. Plus l'objet est massif, plus il faut de force pour la même accélération.

Quand un objet A exerce une force sur un objet B, alors B exerce simultanément une force de même intensité mais de sens opposé sur A.

Cette loi explique la propulsion en sport :

  • Un coureur pousse le sol vers l'arrière → le sol le pousse vers l'avant (réaction du sol)
  • Un nageur pousse l'eau vers l'arrière → l'eau le propulse vers l'avant
  • Un rameur tire sur les rames → les rames poussent le bateau

Attention : les deux forces s'exercent sur deux objets DIFFÉRENTS. Elles ne s'annulent pas !

3. Le poids : masse vs force

Le poids est la force d'attraction que la Terre exerce sur un objet. Il s'exerce toujours verticalement, vers le bas, depuis le centre de masse.

Attention à ne pas confondre :

  • La masse (kg) : quantité de matière, constante partout dans l'univers.
  • Le poids (N) : force gravitationnelle, qui dépend de la planète.

Formules du chapitre

F = m × a

Où :

  • F = Somme des forces appliquées
  • m = Masse de l'objet
  • a = Accélération de l'objet

Exemple concret : Un sprinter de 80 kg accélère à 4 m/s² au départ. Force nette : F = 80 × 4 = 320 N. En réalité, ses jambes produisent bien plus car il doit aussi vaincre son poids et les frottements.

P = m × g

Où :

  • P = Poids de l'objet
  • m = Masse de l'objet
  • g = Accélération de la pesanteur (≈ 9,81 sur Terre)

Exemple concret : Un haltère de 100 kg pèse P = 100 × 9,81 = 981 N sur Terre. Sur la Lune (g = 1,62 m/s²), il ne pèserait que 162 N, mais sa masse reste 100 kg !

Lors d'un ippon seoi-nage en judo, un athlète de 73 kg projette un adversaire de 90 kg par-dessus son épaule en moins d'une seconde. La force développée dépasse 2 000 N, soit l'équivalent de soulever 200 kg ! Comment ? Grâce aux lois de la dynamique : la combinaison de la vitesse d'exécution, de l'utilisation des bras de levier corporels et du transfert de quantité de mouvement.

Notions clés dans le cours

Ces termes sont replacés dans la phrase où ils apparaissent dans le chapitre.

  • dynamique

    La dynamique est la branche de la mécanique qui explique POURQUOI les objets bougent (ou ne bougent pas).

  • force

    Si la cinématique décrit le mouvement (comment), la dynamique en révèle les causes : les forces.

  • inertie

    L'inertie dépend de la masse : plus un objet est lourd, plus il résiste au changement.

  • accélération

    Plus la force est grande, plus l'accélération est importante.

  • réaction du sol

    Cette loi explique la propulsion en sport : - Un coureur pousse le sol vers l'arrière → le sol le pousse vers l'avant (réaction du sol) - Un nageur pousse l'eau vers l'arrière → l'eau le propulse vers l'avant - Un rameur tire sur les rames → les rames poussent le bateau

  • centre de masse

    Il s'exerce toujours verticalement, vers le bas, depuis le centre de masse.

2 questions pour te tester

  1. 1.Un palet de hockey glisse sur la glace à vitesse constante sans qu'aucun joueur ne le touche. Quelle loi de Newton explique ce comportement ?
    • A. La 1ère loi (principe d'inertie)
    • B. La 2ème loi (F = ma)
    • C. La 3ème loi (action-réaction)
    • D. Aucune loi de Newton

    Bonne réponse : A. La 1ère loi (principe d'inertie)

    La 1ère loi (inertie) : sans force extérieure, un objet en mouvement conserve sa vitesse et sa direction. Sur la glace, le frottement est quasi nul, le palet glisse donc à vitesse constante presque indéfiniment.

  2. 2.Le poids d'un objet et sa masse sont la même chose.
    • Vrai
    • Faux

    Bonne réponse : Faux

    FAUX. La masse (en kg) est la quantité de matière, constante partout dans l'univers. Le poids (en N) est la force gravitationnelle P = m × g, qui dépend de la planète : un objet de 100 kg pèse 981 N sur Terre mais 162 N sur la Lune.

Références du cours

Bibliographie associée à la leçon dont cet aperçu est extrait.

  1. Hamill, J. & Knutzen, K.M. (2015). Biomechanical Basis of Human Movement. Lippincott Williams & Wilkins, 4th edition.

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