Isaac Newton a donné la meilleure description des liens entre la force et le mouvement dans ses trois lois célèbres, et les connaître est une partie cruciale de l'apprentissage de la physique. Ils vous disent ce qui se passe lorsqu'une force est appliquée à une masse et définissent également le concept clé de force. Si vous voulez comprendre la relation entre la force et le mouvement, les deux premières lois de Newton sont les plus importantes à considérer, et elles sont faciles à maîtriser. Ils expliquent que tout changement de mouvement à pas de mouvement ou vice-versa nécessite une force déséquilibrée et que le la quantité de mouvement est proportionnelle à la taille de la force et inversement proportionnelle à la masse de l'objet.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
S'il n'y a pas de force, ou si les seules forces sont parfaitement équilibrées, un objet restera immobile ou continuera à se déplacer exactement à la même vitesse. Seules les forces déséquilibrées provoquent des changements dans la vitesse d'un objet, y compris le changement de sa vitesse de zéro (c'est-à-dire stationnaire) à plus de zéro (en mouvement).
Première loi de Newton: forces et mouvement déséquilibrés
La première loi de Newton dit qu'un objet restera soit au repos (pas en mouvement), soit en mouvement à exactement la même vitesse et exactement dans la même direction à moins qu'il ne soit sollicité par un "déséquilibré" Obliger. En termes plus simples, cela dit que quelque chose ne bouge que si quelque chose d'autre le pousse, et que les choses ne s'arrêtent, changent de direction ou commencent à aller plus vite que si quelque chose le pousse.
Comprendre le sens de « force déséquilibrée » clarifie cette loi. Si deux forces agissent sur un objet, l'une le poussant vers la gauche et l'autre le poussant vers la droite, il ne bougera que si l'une des forces est plus grande que l'autre. S'ils ont exactement la même force, l'objet restera là où il est.
Une façon d'imaginer cela est de penser à une balance, avec des poids de chaque côté. Les poids sont tirés vers le bas par la gravité, et la seule chose qui affecte la force de gravité qui les tire est la masse qu'il y a. Si vous avez la même quantité de masse des deux côtés, la balance reste immobile. La balance ne bouge que si vous la déséquilibrez littéralement en termes de masse. La différence de masse signifie que les forces agissant des deux côtés de la balance sont déséquilibrées, et donc la balance se déplace.
Imaginer un mouvement constant à la même vitesse est plus difficile parce que vous ne rencontrez pas cela dans la vie de tous les jours. Pensez à ce qui se passerait si vous aviez une petite voiture assise sur une surface parfaitement lisse (sans frottement) et qu'il n'y avait pas d'air dans la pièce. La voiture resterait immobile à moins qu'elle ne soit poussée, comme décrit ci-dessus. Mais que se passe-t-il après la poussée? Il n'y a pas de friction avec la surface pour la ralentir et pas d'air pour la ralentir. La surface équilibre la force de gravité (par ce qu'on appelle la "réaction normale", liée à la troisième loi de Newton), et il n'y a aucune force agissant sur elle de la gauche ou de la droite. Dans cette situation, la voiture continuerait à rouler à la même vitesse le long de la surface. Si la surface était infiniment longue, la voiture continuerait à se déplacer à cette vitesse pour toujours.
Deuxième loi de Newton: qu'est-ce que la force ?
La deuxième loi de Newton définit le concept de force. Il indique que la force appliquée à un objet est égale à sa masse multipliée par l'accélération que la force provoque. En symboles, c'est :
F=ma
L'unité de force est le Newton - pour reconnaître la personne qui l'a défini - ce qui est un raccourci pour dire kilogramme-mètres par seconde au carré (kg m/s2). Si vous avez une masse de 1 kg et que vous souhaitez l'accélérer de 1 m/s toutes les secondes, vous devez appliquer une force de 1 N.
Écrire la loi de Newton de la manière suivante permet de clarifier le lien entre la force et le mouvement :
L'accélération, à gauche, nous dit combien quelque chose bouge. Le côté droit montre qu'une force plus grande conduit à plus de mouvement si la masse de l'objet est la même. Si une force spécifique est appliquée, cette équation montre également que la quantité d'accélération dépend de la masse que vous essayez de déplacer. Un objet plus gros et plus lourd bouge moins qu'un objet plus petit et plus léger soumis à une poussée de même taille. Si vous frappez un ballon de football, il bougera beaucoup plus que si vous frappez une boule de bowling avec la même force.
