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Physique-Chimie · Bac SVT · Coefficient 5

Lois de Newton — Cours Physique Bac SVT

Les trois lois de Newton relient les forces au mouvement : principe d'inertie, ΣF⃗ = m·a⃗, et actions réciproques — le socle de toute la mécanique du point.

Relu par Équipe Orka · 29 août 2026

Dans le programme du Bac SVT

Coefficient 5 en Bac SVT, derrière les Mathématiques et la SVT (coefficient 7). Programme allégé en 22 chapitres : dipôles RC et RL, oscillations libres RLC, lois de Newton, chute libre, mouvements plans et oscillateurs mécaniques — sans RLC en régime sinusoïdal forcé, satellites, rotation ni particules chargées. Les lois de Newton ouvrent la mécanique et servent à établir les équations horaires de la chute libre et des mouvements plans.

À l'épreuve

Bilan des forces sur un système, projection de la deuxième loi $\sum\vec F=m\vec a$ sur des axes choisis, détermination de l'accélération, discussion du référentiel galiléen, application au plan incliné ou à la chute avec frottement fluide (vitesse limite).

Objectifs d'apprentissage

  • Énoncer le principe d'inertie et l'utiliser (ΣF⃗ = 0⃗ ⟺ mouvement rectiligne uniforme)
  • Appliquer la deuxième loi ΣF⃗ = m·a⃗ et la projeter sur des axes
  • Énoncer le principe des actions réciproques
  • Identifier un référentiel galiléen
  • Déterminer une accélération, une vitesse limite

Notions clés

Première loi (inertie)

Dans un référentiel galiléen : ∑F⃗=0⃗  ⟺  \sum\vec F=\vec 0 \iff le centre d'inertie est au repos ou en mouvement rectiligne uniforme (v⃗=cste\vec v=\text{cste}).

Deuxième loi (dynamique)

Dans un référentiel galiléen : ∑F⃗=m a⃗\sum\vec F=m\,\vec a, où a⃗=dv⃗dt\vec a=\dfrac{d\vec v}{dt} est l'accélération du centre d'inertie. On projette cette égalité vectorielle sur des axes adaptés.

Troisième loi (actions réciproques)

Si AA exerce sur BB la force F⃗A/B\vec F_{A/B}, alors BB exerce sur AA la force F⃗B/A=−F⃗A/B\vec F_{B/A}=-\vec F_{A/B} (même droite d'action, sens opposés). Ces deux forces s'appliquent à des corps différents et ne se compensent donc pas.

Erreurs fréquentes

1

Oublier une force dans le bilan (poids, réaction du support, frottements, tension).

2

Appliquer ΣF⃗ = m·a⃗ dans un référentiel non galiléen.

3

Croire que les forces de la 3ᵉ loi se compensent : elles agissent sur deux corps distincts.

4

Confondre « force motrice » et « accélération ».

Exemple corrigé

Énoncé

Un solide de masse m=2,0 kgm=2{,}0\ \text{kg} glisse sur un plan horizontal. Il est soumis à une force motrice horizontale F=10 NF=10\ \text{N} et à des frottements f=4,0 Nf=4{,}0\ \text{N} opposés au mouvement. Calculer l'accélération.

Correction

Bilan des forces. Poids P⃗\vec P (vertical), réaction R⃗\vec R (verticale), F⃗\vec F (motrice) et f⃗\vec f (frottements).
Deuxième loi, projection horizontale. P⃗\vec P et R⃗\vec R n'ont pas de composante horizontale : F−f=m aF-f=m\,a.
a=F−fm=10−4,02,0=3,0 m/s2a=\dfrac{F-f}{m}=\dfrac{10-4{,}0}{2{,}0}=3{,}0\ \text{m/s}^{2}.

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Exercice 1

Facile
La somme des forces appliquées à un solide de masse 5,0 kg5{,}0\ \text{kg} vaut 15 N15\ \text{N}. Calculer l'accélération.
Voir la correction
a=∑Fm=155,0=3,0 m/s2a=\dfrac{\sum F}{m}=\dfrac{15}{5{,}0}=3{,}0\ \text{m/s}^{2}.

Exercice 2

Moyen
Un solide de masse m=1,0 kgm=1{,}0\ \text{kg} glisse sans frottement sur un plan incliné d'angle α=30∘\alpha=30^{\circ} (g=10 m/s2g=10\ \text{m/s}^{2}). Calculer son accélération le long du plan.
Voir la correction
Le long du plan, seule la composante du poids agit : Px=mgsin⁡α=1,0×10×0,5=5,0 NP_x=mg\sin\alpha=1{,}0\times 10\times 0{,}5=5{,}0\ \text{N}. Donc a=Pxm=5,0 m/s2a=\dfrac{P_x}{m}=5{,}0\ \text{m/s}^{2}, dirigée vers le bas du plan.

Exercice 3

Difficile
Une bille de masse m=0,10 kgm=0{,}10\ \text{kg} tombe dans un fluide qui exerce une force de frottement f⃗=−kv⃗\vec f=-k\vec v avec k=0,50 kg/sk=0{,}50\ \text{kg/s} (g=10 m/s2g=10\ \text{m/s}^{2}). Calculer la vitesse limite.
Voir la correction
À la vitesse limite, l'accélération est nulle : ∑F⃗=0⃗\sum\vec F=\vec 0, soit mg=k vlimmg=k\,v_{\text{lim}}. Donc vlim=mgk=0,10×100,50=2,0 m/sv_{\text{lim}}=\dfrac{mg}{k}=\dfrac{0{,}10\times 10}{0{,}50}=2{,}0\ \text{m/s}.

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Questions fréquentes

Qu'est-ce qu'un référentiel galiléen ?

Un référentiel dans lequel le principe d'inertie est vérifié. Le référentiel terrestre est considéré comme galiléen pour des expériences de courte durée.

Les forces de la troisième loi se compensent-elles ?

Non : elles ont même intensité et sens opposés, mais elles s'appliquent à deux corps différents. Elles ne peuvent donc pas s'annuler dans le bilan d'un seul système.

Comment choisir les axes de projection ?

On les aligne avec le mouvement (par exemple un axe le long du plan incliné et un axe perpendiculaire) pour simplifier au maximum les projections des forces.

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