Cet article explique ce qu'est la troisième loi de Newton, également connue sous le nom de principe d'action et de réaction, et ce qu'elle dit. Vous pourrez voir des exemples de la troisième loi de Newton ainsi que sa formule mathématique. De plus, vous pouvez vous entraîner avec des exercices résolus étape par étape de la troisième loi de Newton.
Quelle est la troisième loi de Newton ?
En physique, l' énoncé de la troisième loi de Newton , également appelée principe d'action et de réaction, énonce ce qui suit :
Si un corps exerce une force sur un autre corps, il exercera une force de même ampleur et de même direction mais dans la direction opposée sur le premier corps.
Autrement dit, si le corps A exerce une force horizontale de 10 N vers la droite sur le corps B, le corps B exercera une force horizontale de 10 N vers la gauche sur le corps A.
Par conséquent, les forces entre deux corps ou systèmes sont toujours égales mais dans des directions opposées.
Logiquement, le principe d'action et de réaction est appelé la troisième loi de Newton en l'honneur du physicien Isaac Newton, qui a le premier formulé cette loi. Au total, il existe trois lois de Newton :
- Première loi ou principe d'inertie de Newton.
- Deuxième loi de Newton ou principe fondamental de la dynamique.
- Troisième loi de Newton ou principe d'action-réaction.
Vous pouvez vérifier en quoi consiste chaque loi de Newton sur notre site Web, ingenierizado.com.
Formule de la troisième loi de Newton
La troisième loi de Newton (ou principe d'action et de réaction) dit que si un corps exerce une force sur un autre corps, le premier corps reçoit une force appliquée par le deuxième corps de même valeur mais de direction opposée. La troisième loi de Newton peut donc s'exprimer par la formule suivante :
Où 
est la force que le corps 1 exerce vers le corps 2. Et est la force que le corps 2 exerce sur le corps 1.
Ainsi, pour que l'équation de la troisième loi de Newton soit remplie, les deux forces doivent avoir le même module mais leur signe doit être opposé, ou en d'autres termes, les forces doivent être opposées.
La première force produite est également appelée force d'action . De même, la force qui résulte d’une réaction à la première force exercée est appelée force de réaction .
Exemples de la troisième loi de Newton
Maintenant que nous connaissons la définition de la troisième loi de Newton, regardons plusieurs exemples réels pour bien comprendre le concept.
- Un exemple typique de la troisième loi de Newton est celui d’une personne exerçant une force sur un mur. Lorsque vous appliquez une force sur le mur, celui-ci exerce une autre force de même intensité sur la personne. Par conséquent, la personne ne pourra pas déplacer le mur mais remarquera qu’elle est repoussée en raison de la force de réaction que le mur exerce sur elle.
- Un autre exemple du principe d’action et de réaction est la force normale. La Terre exerce une force gravitationnelle qui nous pousse vers le centre de la planète, puisque la force normale est la force de réaction que le sol exerce sur les personnes et contrecarre cette force. Ainsi grâce à la force normale nous pouvons rester à la surface de la Terre.
- Enfin, lorsque nous sautons, nous exerçons en réalité une force sur le sol, puis le sol réagit et exerce sur nous une force de même ampleur, nous propulsant vers le haut. Ainsi, plus nous exerçons de force sur le sol, plus le sol exercera de force sur nous et donc plus nous sauterons.
Notez que la troisième loi de Newton ne signifie pas que les deux forces s’opposent et s’annulent donc. Au contraire, la force d’action agit sur un corps et la force de réaction agit sur un autre corps.
De plus, bien que la force d’action et la force de réaction aient la même grandeur, elles n’ont pas le même effet puisqu’elles agissent sur des corps différents. Suivant le premier exemple expliqué ci-dessus, lorsqu'une personne exerce une force sur un mur, elle ne le déplace évidemment pas, cependant, la force de réaction que le mur exerce sur la personne la déplace.
Exercices résolus de la troisième loi de Newton
Exercice 1
Si une force verticale vers le bas de 15 N est exercée sur un objet d'une masse de 4 kg, quelle force le sol doit-il exercer pour que l'objet soit en équilibre ?
L'objet sera en équilibre s'il ne bouge pas et, pour cela, le sol doit exercer une force qui contrecarre la force du poids de l'objet plus la force appliquée.
Nous calculons donc d’abord le poids de l’objet :
La somme des deux forces poussant l’objet vers le bas est donc :
En conclusion, le sol doit exercer une force verticale ascendante de 54,24 N sur l'objet pour que celui-ci soit en équilibre.
Exercice 2
Un corps de 0,3 kg est suspendu à un fil, de même, un autre corps de 0,1 kg est suspendu au précédent par un autre fil, comme le montre l'image suivante. Si une force de 6 N est exercée vers le haut, quelle est l’accélération de l’ensemble du système ? Et quelle est la tension du deuxième fil ?
Dans ce cas, nous devons utiliser la deuxième loi de Newton et la troisième loi de Newton pour résoudre le problème.
Tout d’abord, nous calculerons la force du poids qui agit sur chaque corps :
Nous posons maintenant l'équation de la deuxième loi de Newton à l'ensemble du système :
Nous substituons les données et effaçons l'accélération pour trouver sa valeur :
En revanche, la force que le corps 1 exerce sur le corps 2 sera opposée à la force que le corps 2 exerce sur le corps 1. De plus, comme on connaît l'accélération du corps 2 et son poids, on reformule l'équation des forces mais cette fois uniquement sur le corps 2 :
En résumé, l'accélération du système est de 5,2 m/s 2 et la tension de la deuxième corde est de 1,5 N.