Mécanique newtonienne

Force nette et accélération sur un plan incliné

Étudiez quantitativement la deuxième loi de Newton, a = ΣF/m, pour un objet se déplaçant sur un plan incliné. Mesurez l’accélération lorsque la masse et la force nette varient, puis vérifiez $ΣF = ma$ .

Collège

⚠ Cette simulation pédagogique ne remplace pas les consignes de sécurité pour des expériences avec des objets lourds ou en mouvement.

Matériel

Objet sur un plan incliné soumis à une traction
Curseurs m, F, θ et μ ; affichage de l'accélération

Protocole

Modifier séparément les composantes de la force nette
Cliquez sur « Replacer au milieu de la pente ». Réglez μ = 0, gardez θ fixe puis augmentez F ; lisez l'accélération a pour voir qu'une force nette plus grande accroît l'accélération. Diminuez ensuite F et augmentez θ pour renforcer la composante du poids le long du plan. Augmentez m en gardant les autres réglages fixes et comparez a. Enfin, augmentez μ pour observer l'effet du frottement. Comparez les grandeurs observées à $ΣF = ma$ .
Comparer l'accélération selon la masse
Réglez le frottement à zéro, gardez l'angle et la traction fixes puis faites varier m. Notez chaque accélération et comparez à $a = \Sigma F/m$ : à résultante constante, une masse accrue réduit l'accélération.
Examiner la résistance sur le plan incliné
Gardez m, F et l'angle θ fixes en augmentant successivement le coefficient μ. Observez la baisse ou l'inversion de l'accélération et reliez-la à la résultante le long de la pente, composée de la traction, du poids et du frottement. Comparez les grandeurs observées à $ΣF = ma$ .

Simulation

Histoire de l’expérience

Isaac Newton exposa ses trois lois du mouvement dans les Principia en 1687, en s'appuyant sur la mécanique de Galilée et de ses prédécesseurs. La deuxième loi relie les causes aux changements du mouvement : la force résultante est liée au taux de variation de la quantité de mouvement. Pour une masse constante, sa forme familière est ΣF = ma. Sur un plan incliné, le poids possède une composante parallèle à la pente et le frottement peut s'opposer au mouvement ; l'accélération dépend de la résultante, pas de la seule traction. L'équation s'applique axe par axe avec une convention de signe cohérente. La mécanique newtonienne réussit lorsque les vitesses sont très inférieures à celle de la lumière, mais n'inclut ni effets relativistes ni comportement microscopique.

Physiciens associés

Isaac Newton

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