Seconde loi de Newton (2)
Prérequis
La première loi de Newton ou principe d’inertie énonce : “Dans un référentiel galiléen, lorsqu’un solide est soumis à une résultante de forces nulle, son vecteur vitesse est constant. La réciproque est vraie.”
Le cadre de l’étude
On travaille avec le logiciel Tracker sur deux extraits vidéos :
- Vidéo 1 : le mobile de masse M = 715g est entraîné par un système d’aspiration à force de traction constante T = 0,75N. L’enregistrement vidéo est fait à 30im/s.
- Vidéo 2 : le même mobile est entraîné cette fois par un ensemble (fil + poulie + masse m = 100g) de force de traction théorique $T = \dfrac{m \cdot M}{m+M} \cdot g$. La cadence vidéo est toujours de 30im/s.
Analyse et exploitation
- Pointage sur les vidéos
- Tracé des courbes v(t)
- Modélisation des courbes par une équation de fonction linéaire
- Déduction de la valeur de l’accélération
- Calcul du produit M.a et comparaison avec la résultante T
Conclusion : de cette étude, on vérifie la seconde loi de Newton en montrant que M.a = T
Les solutions en vidéo : Solution 1 et Solution 2.
Pour la solution 1, on montre que a = 1,078 m/s² et donc que M.a = 0,715 x 1,078 = 0,771N soit environ 3% d'écart avec la valeur annoncée de 0,75N.
Pour la solution 2, a = 1,215m/s² soit M.a = 0,869N et donc environ 1% d'écart avec T = 0,715*0,100*9,81/(0,100+0,715) = 0,861N.