Définition de la troisième loi du mouvement de Newton

La troisième loi du mouvement de Newton dit que si un corps A exerce une force sur le corps B, alors le corps B exerce une force d'égale amplitude, dans la direction opposée, sur le corps A.

Souvent, l'une de ces forces est appelée "action" et l'autre "réaction". En utilisant ces deux termes, une autre façon que les gens utilisent pour énoncer la troisième loi du mouvement de Newton est de dire, Pour chaque action, il y a une réaction égale et opposée. Cependant, je préfère légèrement l'énoncé que j'ai donné plus tôt car il précise également que l'action et la réaction agissent sur deux corps différents.

Les deux forces mentionnées ici sont appelées une Paires de la troisième loi de Newton (ou un couple action-réaction). Les troisièmes paires de lois de Newton ont les propriétés suivantes:

1. Ils sont du même type
2. Ils ont la même grandeur
3. Ils agissent dans des directions opposées
4. Ils agissent dans le même sens
5. Ils agissent pour la même durée
6. Ils agissent sur deux corps distincts

Par exemple, si une personne pousse un mur, le mur exerce une force d'égale amplitude dans la direction opposée sur la personne. La poussée de la personne sur le mur est une force de contact, et la poussée du mur sur la personne est également une force de contact.

Diagrammes du corps libre et troisième loi du mouvement de Newton

Avant de lire cette section, assurez-vous de vous familiariser avec les différents types de forces qui surviennent lorsque nous effectuons ces calculs.

Pour illustrer les forces agissant sur les corps, nous dessinons souvent diagrammes de corps libres. Dans ces diagrammes, nous dessinons séparément chaque corps impliqué dans une situation donnée, en montrant uniquement les forces qui agissent sur ce corps. Par exemple, imaginons une pomme posée sur une table.

Le diagramme du corps libre pour la pomme et la table serait le suivant:

Dans le diagramme ci-dessus, vous pouvez identifier une troisième paire de lois de Newton. La pomme pousse sur la table (

), et la table remonte sur la pomme (

).

La pomme est au repos, donc les forces sur la pomme sont équilibrées (selon la première loi de Newton). De cette façon, la poussée vers le haut sur la pomme par la table (

) est équilibré par la traction vers le bas de la pomme par la Terre (due à la gravité) (

). Il est important de noter que ces deux forces sont ne pas Troisièmes paires de loi de Newton. L'une est gravitationnelle, l'autre est une force de réaction normale. Le poids de la pomme provient de la Terre tirant sur la pomme avec une force gravitationnelle. Ensuite, la pomme tire la Terre vers le haut avec une force gravitationnelle d'une magnitude égale. C'est la force qui formerait la troisième paire de lois avec le poids de la pomme. Cette force agit sur la Terre et cette force n'est pas représentée sur le schéma.

Ainsi, tout objet subissant un poids tire également la Terre vers le haut avec une force égale à ce poids. Bien sûr, nous ne voyons jamais la Terre se précipiter pour rencontrer l'objet. C'est parce que, selon

,

. Pour une traction vers le haut sur Terre qui a une magnitude du poids d'un objet typique, l'accélération de la Terre est extrêmement petite car la Terre a une très grande masse.

Exemple de la troisième loi du mouvement de Newton

Une pomme d'une masse de 0,13 kg tombe. Trouvez le poids de la pomme et la troisième paire de loi de Newton du poids de la pomme. Indiquez sur quel corps cette seconde force agit et trouvez l'accélération de cet objet.

Premièrement, le poids de la pomme est

. La troisième paire de lois de Newton est la pomme qui tire la Terre vers le haut. Cela a également la même magnitude de 1,28 N. La Terre a une masse de 5,97 × 10²⁴ kg. L'accélération de la Terre due à cette force est

Mme^-2, ce qui est négligeable.

Nous utilisons la troisième loi du mouvement de Newton lorsque nous colportons un bateau. Avec la pagaie, nous poussons l'eau vers l'arrière, et selon la troisième loi du mouvement de Newton, l'eau pousse la pagaie vers l'avant. Parce que la pagaie est attachée au bateau, le bateau avance également avec la pagaie. De même, une fusée peut également être lancée grâce à la troisième loi de mouvement de Newton. La fusée éjecte une masse d'air sous forme d'échappement vers le bas, et l'air propulse la fusée vers le haut à son tour.

Un bon exemple qui illustre une incapacité à comprendre la troisième loi du mouvement de Newton est le concept d'une voiture en mouvement perpétuel alimentée par une paire d'aimants, souvent partagés sur les sites Internet de pêche à la traîne. L'idée est illustrée ci-dessous:

Selon cette idée, l'aimant attaché au capot de la voiture sera à jamais tiré vers l'avant par l'aimant maintenu devant lui. Puisque l'attraction continue indéfiniment, la voiture serait accélérée pour toujours.

Cette idée naïve ne fonctionne pas car, selon la troisième loi du mouvement de Newton, l'aimant sur le capot de la voiture attirera l'aimant devant lui avec une force égale et opposée (à gauche, dans ce schéma). Étant donné que cet aimant est également attaché à la voiture par le poteau, cette force ferait reculer la voiture. En fin de compte, les deux forces s'annuleraient complètement (ce sont les troisièmes paires de lois de Newton, elles ont donc les mêmes amplitudes et directions opposées), et la voiture restera immobile.