PHYSIQUE-CHIMIE · 2DE · SÉQUENCE 3

👂 J'écoute

Actions et forces

Une pomme tombe. La Lune, elle, ne tombe pas… En êtes-vous bien sûrs ? Newton a compris que la Lune tombe en permanence — et c'est exactement pour ça qu'elle tourne.

SÉQ. 3 · OÙ EN SOMMES-NOUS ?

👂 J'écoute

Décrire, c'est fait. Maintenant : expliquer.

✅ SÉQUENCE 2 — ACQUIS

Vous savez décrire un mouvement : système, référentiel, trajectoire, vecteur vitesse (uniforme, accéléré, ralenti).

🎯 SÉQUENCE 3 — OBJECTIF

Comprendre pourquoi un mouvement change : qui pousse, qui tire, qui freine ? Réponse : les forces.

Souvenez-vous de la chronophotographie de la balle qui accélère en tombant… Cette séquence répond enfin à la question : qu'est-ce qui la fait accélérer ?

SÉQ. 3 · OBJECTIFS

👂 J'écoute

À la fin de cette séquence, je sais…

  • identifier une action mécanique et la modéliser par une force (vecteur),
  • utiliser la loi de gravitation universelle et calculer un poids \( P = m \times g \),
  • caractériser le poids, la réaction du support et la tension d'un fil,
  • appliquer le principe des actions réciproques (3e loi de Newton).

SÉQ. 3 · MODE D'EMPLOI DU COURS

👂 J'écoute

Comment lire ce cours ?

En haut à droite de chaque slide, un badge vous dit quoi faire :

  • 📝 À noter  je copie dans mon cahier (définitions bleues et formules vertes comprises),
  • 👂 J'écoute  je pose le stylo : anecdotes et compléments, rien à copier,
  • ✏️ À faire  je cherche l'exercice au brouillon avant la correction.

Les pastilles vertes I.a II.b numérotent les titres : recopiez-les tels quels, ils forment le plan de votre cahier. Et la flèche ▼ en bas d'une slide signale un approfondissement facultatif, jamais exigé en évaluation.

SÉQ. 3 · PLAN DU COURS

📝 À noter

I

De l'action mécanique à la force

  • I. De l'action mécanique à la force
    • a. L'action mécanique et ses effets
    • b. Contact ou à distance ?
    • c. Modéliser une action par une force
  • II. Poids et force d'interaction gravitationnelle
  • III. Exemples de forces
  • IV. Le principe des actions réciproques

SÉQ. 3 · I. DE L'ACTION MÉCANIQUE À LA FORCE

📝 À noter

I.a L'action mécanique et ses effets

📘 DÉFINITION

Quand un système extérieur agit sur le système étudié, il exerce sur lui une action mécanique.

Une action mécanique peut avoir trois effets sur le système :

  • le mettre en mouvement (coup d'envoi d'un ballon),
  • modifier sa trajectoire et/ou sa vitesse (lien direct avec la séquence 2 !),
  • le déformer (balle de tennis écrasée sur le cordage de la raquette).

SÉQ. 3 · I. DE L'ACTION MÉCANIQUE À LA FORCE

📝 À noter

I.b Contact ou à distance ?

🤝 ACTIONS DE CONTACT

Ne s'exercent qu'entre corps en contact. Elles peuvent être :
• localisées : sur une toute petite portion de l'objet (queue de billard sur la bille),
• réparties : sur toute une surface ou un volume (vent sur la voile).

🧲 ACTIONS À DISTANCE

S'exercent sans contact entre les corps.
Trois familles :
• gravitationnelle (la Terre sur vous),
• électrique,
• magnétique (l'aimant sur le trombone).

Exemple double : la table exerce une action de contact répartie sur le cahier posé dessus… qui l'empêche de tomber sous l'action à distance de la Terre.

▼ à vous de classer !

SÉQ. 3 · I. À VOUS DE JOUER

✏️ À faire

À vous ! Contact ou à distance ?

  • Un joueur de rugby lance le ballon : contact, localisée
  • La Terre attire la Station spatiale : à distance (gravitationnelle)
  • Le vent gonfle la voile du bateau : contact, répartie
  • Un aimant retient une photo sur le frigo : à distance (magnétique)

SÉQ. 3 · I. DE L'ACTION MÉCANIQUE À LA FORCE

📝 À noter

I.c Modéliser une action par une force

📘 DÉFINITION

On modélise une action mécanique par une force, représentée par un vecteur noté \( \vec{F}_{\text{donneur}/\text{receveur}} \), avec :

  • direction et sens,
  • norme ∝ valeur de la force (préciser l'échelle !),
  • point d'application.
F pied/ballon point d'application

⚠️ LA NOTATION QUI SAUVE

Toujours écrire donneur/receveur en indice : \( \vec{F}_{\text{pied}/\text{ballon}} \). On sait alors qui agit sur qui — indispensable pour la partie IV !

SÉQ. 3 · PLAN DU COURS

📝 À noter

II

Poids et force d'interaction gravitationnelle

  • I. De l'action mécanique à la force
  • II. Poids et force d'interaction gravitationnelle
    • a. Une même cause : l'attraction de la Terre
    • b. La loi de la gravitation universelle
    • c. Le poids
    • d. Le poids varie avec le lieu
  • III. Exemples de forces
  • IV. Le principe des actions réciproques

SÉQ. 3 · II. POIDS ET GRAVITATION

📝 À noter

II.a Une même cause : l'attraction de la Terre

🍎 LA BILLE QUI TOMBE

En chute libre, sa vitesse augmente au cours du temps (revoir la chronophoto de la séq. 2 !).

🌙 LA LUNE QUI TOURNE

Elle décrit autour de la Terre un mouvement circulaire à vitesse constante.

💡 L'INTERPRÉTATION DE NEWTON

Ces deux mouvements ont la même cause : l'attraction exercée par la Terre. C'est la théorie de la gravitation universelle (1687).

▼ la pomme de Newton : légende ou réalité ?

SÉQ. 3 · II. POUR ALLER PLUS LOIN

👂 J'écoute

La pomme de Newton : vraie histoire ?

  • 1666 : la peste ferme l'université de Cambridge. Newton, 23 ans, se réfugie dans la ferme familiale de Woolsthorpe.
  • Une pomme tombe dans le verger (non, pas sur sa tête !). Son éclair de génie : et si la force qui fait tomber la pomme était la même qui retient la Lune ?
  • L'anecdote est authentique : Newton l'a racontée lui-même à son biographe William Stukeley en 1726.

💡 LE SAVIEZ-VOUS

Le pommier existe toujours à Woolsthorpe — variété "Flower of Kent" — et des boutures ont été plantées devant des universités du monde entier. Un plant a même volé dans l'ISS en 2010 !

SÉQ. 3 · II. POIDS ET GRAVITATION

📝 À noter

II.b La loi de la gravitation universelle

🧮 FORMULE À CONNAÎTRE

\[ F = G \times \dfrac{m_A \times m_B}{d^2} \]
  • \( F \) : force d'attraction en newtons (N)
  • \( m_A, m_B \) : masses des corps en kg
  • \( d \) : distance entre les centres, en m
  • \( G = 6{,}67 \times 10^{-11} \) (S.I.) : constante de gravitation
A B d attraction mutuelle

⚠️ LES DEUX PIÈGES

La distance \( d \) se prend entre les centres (corps à répartition sphérique de masse) et le \( d \) est au carré : 2 fois plus loin = 4 fois moins de force !

▼ l'homme qui a « pesé » la Terre

SÉQ. 3 · II. POUR ALLER PLUS LOIN

👂 J'écoute

1798 : Cavendish « pèse » la Terre

  • Henry Cavendish suspend deux petites boules de plomb à un fil de torsion, près de deux grosses boules fixes.
  • L'attraction gravitationnelle fait tourner le fil d'un angle minuscule : il en déduit la valeur de G.
  • Avec G, on calcule la masse de la Terre : 6 × 10²⁴ kg. D'où le surnom de l'expérience : « peser la Terre ».

💡 ANECDOTE

Cavendish était si timide qu'il communiquait avec ses domestiques… par petits mots écrits. Génie discret : il a aussi découvert l'hydrogène, sans jamais chercher la gloire.

SÉQ. 3 · II. POIDS ET GRAVITATION

📝 À noter

II.c Le poids

📘 DÉFINITION

À la surface de la Terre, tout objet est soumis à la pesanteur. Son poids résulte de l'attraction gravitationnelle exercée par la Terre.

🧮 FORMULE À CONNAÎTRE

\[ P = m \times g \]

\( P \) en N · \( m \) en kg · \( g = 9{,}81 \) N·kg⁻¹ sur Terre (intensité de la pesanteur)

⚠️ POIDS ≠ MASSE

Le poids est une force (en N, mesuré au dynamomètre) ; la masse est une grandeur propre au système (en kg, mesurée à la balance). Votre masse est la même partout dans l'Univers — pas votre poids !

D'où vient \( g \) ? De la loi de Newton : \( P = G \dfrac{m \times m_T}{R_T^2} = m \times g \) avec \( g = G\,m_T / R_T^2 \approx 9{,}81 \) N·kg⁻¹. Une seule et même physique !

SÉQ. 3 · II. POIDS ET GRAVITATION

📝 À noter

II.d Le poids varie avec le lieu

  • \( P \) diminue quand l'altitude augmente (on s'éloigne du centre de la Terre),
  • \( P \) varie le long d'un méridien (la Terre n'est pas une sphère parfaite),
  • et sur les autres astres, \( g \) change du tout au tout →
Astreg (N·kg⁻¹)
Lune1,6
Mars3,7
Terre9,81
Saturne10,5
Jupiter25

▼ le marteau et la plume sur la Lune

SÉQ. 3 · II. POUR ALLER PLUS LOIN

👂 J'écoute

1971 : le marteau et la plume

  • Mission Apollo 15 : l'astronaute David Scott lâche en direct un marteau et une plume de faucon, en même temps, sur la Lune.
  • Sans atmosphère, donc sans frottements de l'air : les deux touchent le sol exactement en même temps.
  • « Galilée avait raison ! », conclut Scott devant la caméra — 350 ans après la prédiction.

💡 À CREUSER

La vidéo (1 min) est sur le site de la NASA. Et pourquoi tombent-ils ensemble ? Parce que \( P = mg \) : plus lourd, mais plus difficile à accélérer, exactement dans la même proportion.

SÉQ. 3 · II. À VOUS DE JOUER

✏️ À faire

À vous ! Votre poids sur la Lune

Énoncé. a. Calculer le poids d'un homme de 75 kg, à l'altitude 0, sur Terre puis sur la Lune. b. Calculer le rapport des deux poids. Conclure.

a. SUR TERRE, PUIS SUR LA LUNE

\( P_T = m \times g_T = 75 \times 9{,}81 \approx 736 \) N
\( P_L = m \times g_L = 75 \times 1{,}6 = 120 \) N

b. LE RAPPORT

\( \dfrac{P_T}{P_L} = \dfrac{736}{120} \approx 6{,}1 \)

Conclusion : le poids est 6 fois plus faible sur la Lune… mais la masse reste 75 kg. D'où les bonds des astronautes d'Apollo !

▼ votre poids sur toutes les planètes, en Python

SÉQ. 3 · II. POUR ALLER PLUS LOIN · PYTHON

👂 J'écoute

Votre poids partout, en 8 lignes

🐍 PROGRAMME PYTHON


astres = ["Lune", "Mars", "Terre", "Saturne", "Jupiter"]
g      = [ 1.6,    3.7,    9.81,    10.5,      25    ]
m = 75   # masse en kg : mettez la vôtre !

for astre, gi in zip(astres, g):
    P = m * gi
    print(astre, ":", P, "N")

📘 À TESTER

Changez m ligne 3, et découvrez où vous "pèseriez" le plus léger. Défi : ajouter le Soleil (g = 274 N·kg⁻¹) !

SÉQ. 3 · PLAN DU COURS

📝 À noter

III

Exemples de forces

  • I. De l'action mécanique à la force
  • II. Poids et force d'interaction gravitationnelle
  • III. Exemples de forces
    • a. Le poids (le vecteur complet)
    • b. La réaction du support
    • c. La tension du fil
  • IV. Le principe des actions réciproques

SÉQ. 3 · III. EXEMPLES DE FORCES

📝 À noter

III.a Le poids, le vecteur complet

📘 LE VECTEUR POIDS \( \vec{P} \)

  • direction : la verticale du lieu,
  • sens : de haut en bas,
  • valeur : \( P = m \times g \),
  • point d'application : le centre de gravité G.
G P

▼ l'exemple rédigé : la pomme de 100 g

SÉQ. 3 · III. EXEMPLE RÉSOLU

✏️ À faire

La pomme qui tombe, version rédigée

Énoncé. Représenter le poids du système {pomme}, m = 100 g, dans le référentiel terrestre (échelle : 1 N ↔ 2 cm).

ÉTAPE 1 — CALCULER

\( P = m \times g = 0{,}1 \times 10 = 1 \) N
(m en kg ! et g arrondi à 10 N·kg⁻¹)

ÉTAPE 2 — REPRÉSENTER

Flèche verticale, vers le bas, partant de G, de longueur 2 cm (échelle 1 N ↔ 2 cm).

⚠️ HYPOTHÈSES DE TRAVAIL

On a négligé la poussée d'Archimède et les frottements de l'air — à écrire dans une copie, c'est ce qui fait la différence !

SÉQ. 3 · III. EXEMPLES DE FORCES

📝 À noter

III.b La réaction du support

📘 DÉFINITION

La réaction du support \( \vec{R} \) modélise l'ensemble des actions microscopiques entre un corps et le support sur lequel il est posé :

\[ \vec{R} = \vec{R}_N + \vec{R}_T \]

\( \vec{R}_N \) : réaction normale (⟂ au support) · \( \vec{R}_T \) : réaction tangentielle = force de frottements

RN RT frottements

Sans \( \vec{R}_N \), vous passeriez à travers votre chaise. Sans \( \vec{R}_T \), impossible de marcher : c'est le frottement du sol qui vous propulse (essayez sur du verglas…).

SÉQ. 3 · III. EXEMPLES DE FORCES

📝 À noter

III.c La tension du fil

📘 DÉFINITION

La force exercée par un fil sur l'objet qu'il retient est appelée tension du fil, notée \( \vec{T} \). Elle est dirigée le long du fil, vers le point d'attache.

T P

Balle immobile → la tension compense exactement le poids. C'est déjà de la physique de 1re… chut !

SÉQ. 3 · PLAN DU COURS

📝 À noter

IV

Le principe des actions réciproques

  • I. De l'action mécanique à la force
  • II. Poids et force d'interaction gravitationnelle
  • III. Exemples de forces
  • IV. Le principe des actions réciproques (3e loi de Newton)

SÉQ. 3 · IV. ACTIONS RÉCIPROQUES

📝 À noter

IV La 3e loi de Newton

📘 PRINCIPE DES ACTIONS RÉCIPROQUES

Quand un système A exerce une action mécanique sur un système B, alors B exerce sur A une action réciproque, modélisée par :

🧮 FORMULE À CONNAÎTRE

\[ \vec{F}_{A/B} = -\,\vec{F}_{B/A} \]

Même direction, même valeur… mais sens opposés. Valable à l'arrêt comme en mouvement !

Deux applications célèbres : la propulsion d'une fusée (elle pousse les gaz vers le bas, les gaz la poussent vers le haut) et l'interaction Terre-Lune.

▼ vous attirez la Terre. Si, si.

SÉQ. 3 · IV. POUR ALLER PLUS LOIN

👂 J'écoute

Vous attirez la Terre (vraiment)

  • D'après la 3e loi : la Terre vous attire avec 700 N… donc vous attirez la Terre avec 700 N aussi.
  • Quand vous sautez d'une chaise, vous tombez vers la Terre… et la Terre monte vers vous.
  • Mais sa masse est 10²³ fois la vôtre : elle se déplace d'environ un milliardième de milliardième de millimètre. Personne ne l'a jamais senti — mais c'est la loi.

💡 ET LA LUNE ?

La Lune attire aussi la Terre : c'est elle qui soulève les océans deux fois par jour — les marées. L'action réciproque, vous l'avez sous les yeux à chaque plage.

SÉQ. 3 · L'ESSENTIEL À RETENIR

📝 À noter

Ce qu'il faut retenir

📘 LA FORCE

Une action mécanique (contact ou à distance) se modélise par un vecteur force \( \vec{F}_{\text{donneur}/\text{receveur}} \) : direction, sens, norme (échelle), point d'application.

🧮 GRAVITATION & POIDS

\( F = G\,\dfrac{m_A m_B}{d^2} \) — et à la surface d'un astre : \( P = m \times g \), avec \( g_{Terre} = 9{,}81 \) N·kg⁻¹.

⚠️ LES PIÈGES

Poids (N, force) ≠ masse (kg, invariable). d entre les centres, en m, au carré. m en kg dans P = mg !

🧮 3ᵉ LOI DE NEWTON

\( \vec{F}_{A/B} = -\vec{F}_{B/A} \) : actions réciproques, sens opposés, même valeur. Fusée, marées, marche à pied.

▼ quiz éclair pour vérifier

SÉQ. 3 · QUIZ ÉCLAIR

✏️ À faire

Quiz éclair — 90 secondes

  • Le vent sur une voile : contact ou à distance ? Contact, action répartie
  • Poids d'une trousse de 200 g sur Terre (g ≈ 10) ? \( P = 0{,}2 \times 10 = \) 2 N
  • On double la distance entre deux astres : F devient… ? 4 fois plus petite (d² !)
  • La fusée pousse les gaz vers le bas, donc… ? les gaz poussent la fusée vers le haut (3ᵉ loi)

Tout est juste ? En route pour les exercices : n°10 p.201, n°20 et 21 p.203 (facultatif : n°30 p.205).

Cours gratuit · Physique-chimie seconde · Lucas Tachen Migheli

Quelles sont les actions et forces en physique de seconde ?

Publié le · Mis à jour le

Ce cours gratuit de physique seconde présente les actions mécaniques et les forces : poids, attraction gravitationnelle, réaction d'appui et actions réciproques. Les élèves apprennent à les représenter par des vecteurs. Ressource claire pour révisions et pour les parents. Compatible téléphone, police dys, mode clair ou sombre.

Après la description du mouvement, on s'intéresse aux causes : les forces. En seconde, on modélise une action par un vecteur force (point d'application, direction, sens, valeur). Poids et gravitation sont reliés, la réaction d'appui apparaît dès qu'un objet repose sur un support. Ce module en ligne gratuit structure ces notions pour les contrôles et les TP de mécanique. Ce chapitre s'inscrit dans le parcours complet de physique-chimie seconde proposé par Lucas Tachen Migheli sur e-prof. Les cours sont gratuits, conçus pour la classe et la maison, avec une attention particulière à la lisibilité (police dys, contrastes doux) et aux pratiques recommandées par les recherches en neurosciences de l'apprentissage. Parents et élèves peuvent ainsi partager une même ressource fiable, alignée sur le programme officiel, pour préparer contrôles, TP et révisions d'année.

Retour au parcours complet de physique-chimie 2de ou aux ressources de .

Questions fréquentes sur actions et forces

Quelle différence entre poids et masse ?

La masse est une grandeur intrinsèque (kg). Le poids est la force d'attraction terrestre (N), P = mg.

Comment représenter une force en 2de ?

Par un vecteur : origine au point d'application, direction, sens et longueur proportionnelle à la valeur.

Qu'est-ce qu'une action réciproque ?

Si A agit sur B, alors B agit sur A : forces opposées, même droite d'action, même valeur.