🎯 Objectifs du chapitre cliquer pour développer

Modéliser une action mécanique par une force ; établir un bilan de forces
Exploiter la deuxième loi de Newton \(\sum\vec F=m\vec a\) en mouvement rectiligne
Connaître poids, gravitation, poussée d'Archimède, frottement fluide et force d'un support
Caractériser la chute libre et comprendre la vitesse limite / la mesure de viscosité

Fiche résumé — Interactions et lois de Newton

Chapitre 8 | Première STL — spécialité Physique-chimie et mathématiques | Physique-Chimie

Dernière mise à jour : 21 octobre 2026

1. Force et bilan de forces

Une force \(\vec F\) modélise une action mécanique : point d'application, direction, sens, valeur (en N).

Action de contact (support, air, eau) ou à distance (poids, aimant).
Bilan : recenser toutes les forces sur le système, les représenter par des flèches.

Astuce : commencer par le poids, puis les contacts.

2. Additionner / projeter

Résultante = somme des vecteurs (flèches bout à bout) :

\(\vec F_{\text{rés}}=\vec F_1+\vec F_2+\dots\)

Projection sur un axe (angle \(\alpha\) avec \(Ox\)) :

\(F_x=F\cos\alpha\quad F_y=F\sin\alpha\)

3. Équilibre / inertie

Repos ou mouvement rectiligne uniforme :

\(\sum\vec F=\vec 0\)

Les forces se compensent, la vitesse ne change pas.

Piège : \(\sum\vec F=\vec 0\) ne veut pas dire « immobile » : la vitesse peut être constante non nulle.

4. 2ᵉ loi de Newton

\(\sum\vec F=m\,\vec a\)

En mouvement rectiligne : \(a=\dfrac{\sum F}{m}\). L'accélération est dans le sens de la force résultante.

Piège : c'est \(m\vec a\) (accélération), pas \(m\vec v\).

5. Forces usuelles

Poids : \(P=mg\) (vertical, bas). \(g\approx9{,}81\) N·kg⁻¹.
Gravitation : \(F=G\dfrac{m_A m_B}{d^2}\).
Support : réaction \(\vec R\) (⊥ au support).
Frottement fluide \(\vec f\) : oppose le mouvement, croît avec \(v\).

6. Poussée d'Archimède

Force verticale vers le haut sur un objet dans un fluide :

\(\Pi=\rho_{fluide}\,V\,g\)

\(\rho\) en kg·m⁻³, \(V\) = volume immergé (m³).

Astuce : \(\Pi\) = poids du fluide déplacé.

7. Chute libre verticale

Objet soumis au seul poids (frottements négligés) : la 2ᵉ loi donne

\(\vec a=\vec g\)

Indépendante de la masse. Lâché sans vitesse (axe vers le bas) :

\(v(t)=g\,t\qquad z(t)=\tfrac12\,g\,t^{2}\)

Piège : en chute libre, un objet lourd et un objet léger tombent de la même façon.

8. Vitesse limite et viscosité

Dans un fluide réel : poids \(\vec P\), poussée \(\vec\Pi\), frottement \(\vec f\). Quand \(v\) augmente, \(f\) augmente jusqu'à ce que \(\sum\vec F=\vec 0\) → vitesse limite constante.

À la vitesse limite : \(f=P-\Pi\). On mesure \(v_\ell=\dfrac{d}{\Delta t}\) (chute d'une bille) pour en déduire la viscosité \(\eta\) du fluide.

Astuce : plus la bille tombe lentement, plus le fluide est visqueux.