Troisième loi de Newton

Troisième loi de Newton : équation

Lorsque deux particules interagissent, chacune exerce une force égale sur l'autre. Bien que l'ampleur de ces forces soit la même, leurs directions sont opposées l'une à l'autre. Tu peux écrire l'équation de cette loi comme \(F_A = -F_B\) où A et B sont des variables indiquant les objets.

Dans cette équation,_FA représente la force appliquée par l'objet 1 sur l'objet 2, tandis que _FB représente la force appliquée par l'objet 2 sur l'objet 1. Le signe négatif indique que ces forces sont dans des directions opposées.

Une grenouille qui nage repousse l'eau, et l'eau pousse son corps vers l'avant. Parfois, cette loi n'est pas aussi évidente qu'elle en a l'air dans la vie réelle. Prends l'exemple d'un oiseau qui vole, on dirait presque qu'il n'y a qu'un seul objet ici, et aucun autre objet avec lequel il pourrait interagir. Les ailes de l'oiseau poussent l'air vers le bas et l'air pousse l'oiseau vers le haut.

Fig. 1 = Un exemple de la troisième loi de Newton est la façon dont un oiseau vole dans les airs.

Applications de la troisième loi de Newton

Les applications de la troisième loi de Newton sont omniprésentes dans la vie quotidienne et dans les domaines scientifiques. Un exemple courant est l'acte de marcher : lorsque nous poussons le sol vers l'arrière (l'action), le sol nous pousse vers l'avant avec une force égale (la réaction).

Premier exemple de la troisième loi de Newton

Prenons un autre exemple. Lorsqu'on tire avec une arme à feu, la balle exerce une force vers l'avant. La balle exerce également une force égale et opposée sur le pistolet. Tu peux percevoir cela dans le recul de l'arme. Mais peut-être te demandes-tu pourquoi l'arme ne recule pas à la même accélération que la balle.

Il est vrai que le pistolet recule à une accélération différente de celle de la balle, même s'ils ont la même force. Cela est possible et a été décrit dans la deuxième loi du mouvement de Newton qui stipule que la force est le produit de la masse et de l'accélération :

\[Force = masse \Nfois \Naccélération \N].

Cela signifie également que :

\[accélération = \frac{force}{masse}\].

Par conséquent, si la masse est plus importante, l'accélération sera moindre.

Fig. 2 - Le recul de l'arme est la réaction tandis que la force de la balle est l'action.

Deuxième exemple de la troisième loi de Newton

Imagine que tu es dans un bateau sur l'eau avec une balle dans la main, et que tu veux te déplacer vers l'est. Tu lances la balle dans la direction opposée. Le bateau et toi vous déplacerez vers l'est comme vous le souhaitiez. Mais comme la masse de la balle est beaucoup plus petite que celle du bateau et de toi, vous n'irez pas très loin.

La balle possède moins de masse et aura une plus grande accélération, comparativement. Bien que la force soit la même, si tu diminues la masse, l'accélération augmente, et si tu augmentes la masse, l'accélération diminue.

Troisième exemple de la troisième loi de Newton

Le même principe peut être appliqué à un ballon. Imagine que tu as un ballon entièrement gonflé et qu'il y a un trou quelque part. Le gaz va s'échapper par l'ouverture et le ballon va voler dans la direction opposée. C'est ainsi qu'un objet peut être propulsé à l'aide de gaz.

Fig. 3 - Ce ballon expulse du gaz vers l'extérieur et la force de réaction propulse le ballon vers l'avant.

Pourquoi la troisième loi de Newton est-elle importante ?

Une compréhension approfondie de la troisième loi du mouvement de Newton a été d'une grande utilité dans presque toutes les disciplines de l'ingénierie. L'exemple du ballon est la façon dont nous produisons les fusées. Lorsqu'une fusée est construite, on tient compte de l'endroit où les gaz brûleront pour orchestrer son mouvement. La force d'action est l'élimination rapide du gaz brûlant à l'arrière de la fusée. Cela exerce une force de réaction égale sur la fusée, ce qui lui permet de se déplacer vers le haut.

Cette loi a également un rôle à jouer dans les sports. Il est important de comprendre que si tu frappes une balle de tennis avec beaucoup de force, tu dois te préparer à recevoir une réaction de la balle. Cela te permet d'adopter une approche proactive en te positionnant physiquement et psychologiquement, en t'attendant à cette réaction. Cela peut aussi aider à prévenir les blessures.