Exemples concrets

10 exemples concrets de la deuxième loi de Newton (F = ma)

La force nette exercée sur un objet est égale à sa masse multipliée par son accélération. La direction de l’accélération est la direction de la force nette.

  1. Frapper un ballon de football. Une balle de 0,4 kg atteignant 25 m/s lors d'un contact de 5 ms nécessite une force moyenne de 0,4 × 25 / 0,005 = 2 000 N.
  2. Pousser un caddie. Un chariot de 30 kg accéléré à 0,5 m/s² nécessite 15 N de poussée nette (au-dessus du frottement).
  3. Lancement de fusée. La poussée nette moins le poids donne la masse multipliée par l'accélération. Un Saturn V au décollage avait une poussée d'environ 33 MN et un poids d'environ 28 MN, laissant ~ 5 MN pour accélérer ~ 2,8 × 10⁶ kg à ~ 1,8 m / s².
  4. Accélération de l'ascenseur. Un passager pesant 700 N lit 770 N sur une balance lorsque l'ascenseur accélère vers le haut à 1 m/s². Les 70 N supplémentaires proviennent de F_net = m × 1 m/s².
  5. Crash-test. Doubler la vitesse d'impact quadruple l'énergie cinétique et (pour la même distance de déformation) double la force de décélération.
  6. Service de tennis. La balle de 0,057 kg atteint 60 m/s en ~4 ms : F ≈ 0,057 × 60 / 0,004 = 855 N en moyenne.
  7. Lancer une boule de neige. Une balle plus lourde signifie une accélération plus faible pour la même force du bras — F = ma en action.
  8. Tirer un traîneau sur la neige. Traction requise = friction + (masse × accélération souhaitée).
  9. Course de dragsters. Accélération = (poussée du moteur − résistance au roulement − traînée aérodynamique) / masse. Les dragsters à carburant supérieur atteignent 5 g.
  10. Parachutiste avant la vitesse terminale. Force nette = mg − F_drag ; une fois que la traînée équilibre le poids, la force nette est nulle et l'accélération est nulle (vitesse terminale).

Où les étudiants se trompent

F est la force NETTE. Une erreur courante consiste à utiliser uniquement la force appliquée et à ignorer le frottement, le poids ou les forces normales.

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