Deuxième loi de Newton
Quand une force nette pousse un objet, celui-ci accélère : il va plus vite, plus lentement ou change de direction. Plus la force est grande, plus l'accélération est grande ; plus l'objet est massif, plus l'accélération est petite.
La formule
F = m · a
- F — force (N): la poussée ou la traction nette qui s'exerce sur l'objet
- m — masse (kg): la quantité de matière de l'objet — sa résistance à être accéléré
- a — accélération (m/s²): la rapidité avec laquelle la vitesse de l'objet change chaque seconde
Exemple résolu
Un chariot de 2 kg est posé sur un sol sans frottement et reçoit une force constante de 8 N. Quelle est son accélération ?
- m = 2 kg
- F = 8 N
- a = F / m
- a = 8 N / 2 kg
a = 4 m/s²
Testez-vous
La même poussée de 8 N s'exerce maintenant sur un chariot plus lourd de 4 kg. Quelle est son accélération ?
- 4 m/s²
- Bonne réponse: 2 m/s²
- 32 m/s²
Correct ! Doubler la masse divise l'accélération par deux : 8 N ÷ 4 kg = 2 m/s².
Pour donner au chariot initial de 2 kg le double d'accélération (8 m/s²), la force doit être…
- Bonne réponse: 16 N
- 4 N
- 8 N
Exact — l'accélération est proportionnelle à la force : F = 2 kg × 8 m/s² = 16 N.
Où vous le voyez
Un panier à provisions est facile à pousser quand il est vide et difficile à pousser quand il est chargé d'épicerie — la même force, moins d'accélération, parce que la masse a augmenté. Le moteur d'une voiture se sent plus faible en traînant une remorque pour la même raison : la force nette reste similaire, mais la masse combinée est beaucoup plus grande.
Erreurs courantes
Une idée fausse courante est qu'une force est nécessaire pour maintenir quelque chose en mouvement à vitesse constante — une force est nécessaire seulement pour changer la vitesse, et un objet en mouvement avec une force nette nulle continue à se déplacer à la même vitesse indéfiniment. Une autre est de traiter F = ma comme « la force cause la vitesse » plutôt que « la force cause l'accélération » — une grande force sur une grande masse peut encore produire une accélération minuscule.
Comment cela s'articule
Cela s'appuie directement sur la chute libre et le mouvement projectile, où la gravité accélérait déjà les objets — la deuxième loi de Newton explique cette accélération comme F = ma, avec F étant le poids de l'objet. Cela conduit à la conservation de la quantité de mouvement, qui est vraiment la deuxième et troisième lois de Newton appliquées à deux objets se poussant l'un l'autre simultanément.