Troisième loi de Newton (action-réaction)

La troisième loi de Newton signifie ceci : si l’objet A exerce une force sur l’objet B, alors l’objet B exerce une force de même intensité et de direction opposée sur l’objet A. Les deux forces apparaissent au même moment et agissent sur des objets différents.

Pour une interaction,

$$\vec{F}_{A \text{ on } B} = -\vec{F}_{B \text{ on } A}$$

Une façon simple de s’en souvenir est qu’une interaction a toujours deux côtés. Vous ne devriez jamais chercher une force de troisième loi sans d’abord nommer les deux objets.

Pourquoi Des Forces Égales Et Opposées Ne S’annulent Pas

L’expression « action-réaction » est un peu trompeuse, car elle donne l’impression d’une succession. En physique, la paire est simultanée.

Tout aussi important, les forces n’agissent pas sur le même objet. C’est pourquoi elles ne s’annulent pas sur un même diagramme du corps libre. Des forces ne s’annulent que lorsqu’elles agissent sur le même objet.

Exemple Résolu : Deux Patineurs Se Repoussent

Imaginez deux patineurs debout sur une glace presque sans frottement. Le patineur A pousse le patineur B vers la droite avec une force de $40\ \mathrm{N}$.

Au même moment, le patineur B pousse le patineur A vers la gauche avec une force de $40\ \mathrm{N}$. Ces deux poussées forment une paire de troisième loi, car elles proviennent de la même interaction et pointent dans des directions opposées.

Si les patineurs ont des masses différentes, leurs accélérations peuvent quand même être différentes. Cela ne contredit pas la loi. La troisième loi de Newton dit que les forces sont égales en intensité, pas les accélérations. D’après la deuxième loi de Newton, le patineur de plus petite masse a la plus grande accélération, car $a = F_{net}/m$ pour une masse constante.

Comment Repérer Une Paire Action-Réaction

Utilisez cette vérification rapide :

1. Nommez les deux objets en interaction.
2. Écrivez clairement une force, par exemple « force du patineur A sur le patineur B ».
3. Inversez les objets pour obtenir la force associée : « force du patineur B sur le patineur A ».
4. Vérifiez que les deux forces proviennent de la même interaction.
5. Confirmez qu’elles agissent sur des objets différents et pointent dans des directions opposées.

Si une seule de ces vérifications échoue, vous n’êtes probablement pas en présence d’une paire de troisième loi.

Erreurs Courantes Avec La Troisième Loi De Newton

• Penser que la paire s’annule parce que les forces sont égales et opposées. Elles ne s’annulent pas à moins d’agir sur le même objet.
• Considérer « l’action » comme première et « la réaction » comme postérieure. Les deux forces sont simultanées.
• Associer les mauvaises forces. La réaction à votre poussée sur un mur est la poussée du mur sur vous, et non votre poids ou la force normale du sol.
• Supposer que des forces égales doivent produire un mouvement égal. Une même force appliquée à des masses différentes peut produire des accélérations différentes.

Où Utilise-T-On La Troisième Loi De Newton

La troisième loi de Newton apparaît chaque fois que deux objets interagissent : marcher, sauter, pousser un chariot, nager ou une fusée qui pousse les gaz d’échappement vers l’arrière. Dans chaque cas, le mouvement exact dépend quand même de l’ensemble des forces qui agissent sur chaque objet.

Par exemple, quand vous marchez, votre pied pousse le sol vers l’arrière. Le sol vous pousse alors vers l’avant par l’intermédiaire du frottement. Si la surface ne peut pas fournir assez de frottement, cette poussée vers l’avant est trop faible et marcher devient difficile.

Une Vérification Mentale Qui Évite La Plupart Des Erreurs

Si deux forces égales et opposées semblent devoir disparaître, posez-vous une question : agissent-elles sur le même objet ? Si la réponse est non, elles ne forment pas une paire qui s’annule sur un même diagramme du corps libre.

Essayez Une Vérification Semblable Des Paires De Forces

Choisissez une interaction de la vie courante, comme pousser un mur ou sauter depuis le sol. Écrivez la paire avec des mots avant de dessiner quoi que ce soit : « force de vous sur le mur » et « force du mur sur vous ». Cette habitude rend la troisième loi de Newton beaucoup plus facile à utiliser dans des problèmes de mécanique plus difficiles.