Newton's laws, force and momentum · Lois de Newton, force et impulsion
| English | Français |
|---|---|
| momentum/məʊˈmentəm/ | quantité de mouvement |
| impulse/ˈɪmpʌls/ | impulsion |
| collision/kəˈlɪʒn/ | collision |
| weight/weɪt/ | poids |
| resultant force/rɪˈzʌltənt fɔːs/ | force résultante |
| inertia/ɪˈnɜːʃə/ | l'inertie |
Why soft hands catch an egg
- Catch a thrown egg with stiff hands and it breaks; with soft, giving hands it survives.
- Both stop the same egg — but soft hands take more time, so the force is smaller.
- That link between force, momentum 动量 and time is the heart of dynamics.
Pourquoi des mains souples attrapent un œuf
- Attraper un œuf lancé avec des mains rigides le brise ; avec des mains souples et amortissantes, il survit.
- Les deux arrêtent le même œuf — mais les mains souples nécessitent plus de temps, donc la force est plus faible.
- Ce lien entre force, quantité de mouvement 动量 et temps est au cœur de la dynamique.
Momentum
- Momentum $p = mv$ — mass times velocity. It is a vector (same direction as $v$).
- Unit: $\dfrac{\text{kg}\cdot\text{m}}{\text{s}}$, the same as $\text{N}\cdot\text{s}$.
A rocket pushes gas down; by Newton's third law the gas pushes it up
Quantité de mouvement
- Quantité de mouvement $p = mv$ — masse multipliée par la vitesse. C'est un vecteur (même direction que $v$).
- Unité : $\dfrac{\text{kg}\cdot\text{m}}{\text{s}}$, la même que celle de $\text{N}\cdot\text{s}$.
Une fusée pousse du gaz vers le bas ; selon la troisième loi de Newton, le gaz la repousse vers le haut
Free-body diagram (F = ma) · Diagramme des forces libres (F = ma)
The resultant of the forces, divided by the mass, gives the acceleration. · La résultante des forces, divisée par la masse, donne l'accélération.
Newton's second law · Deuxième loi de Newton
F = ma (resultant) · F = ma (résultante)
The · Le resultant force sets the acceleration; balanced forces ⇒ none. · La force résultante impose l'accélération ; des forces équilibrées ⇒ aucune accélération.
A $2.0\ \text{kg}$ ball moves at $3.0\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$. What is its momentum? · Une balle de $2.0\ \text{kg}$ se déplace à $3.0\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$. Quelle est son impulsion ?
$p = mv = 2.0 \times 3.0 = 6.0\ \dfrac{\text{kg}\cdot\text{m}}{\text{s}}$.
Momentum is a vector. · L'impulsion est un vecteur.
Yes — $p = mv$ points the same way as the velocity, so it has a direction. · Oui — $p = mv$ pointe dans la même direction que la vitesse, donc elle a une direction.
Force = rate of change of momentum
- Newton's second law, in full: $F = \dfrac{\Delta p}{\Delta t}$.
- When the mass is constant this becomes the familiar $F = ma$.
In a crash, a large force acts over a very short time to change momentum
Force = taux de variation de la quantité de mouvement
- La deuxième loi de Newton, dans toute sa généralité : $F = \dfrac{\Delta p}{\Delta t}$.
- Lorsque la masse est constante, cela devient la forme familière $F = ma$.
Lors d'un crash, une grande force agit sur une durée très courte pour modifier la quantité de mouvement
In its general form, Newton's second law says the resultant force equals the: · Dans sa forme générale, la deuxième loi de Newton dit que la force résultante est égale à la :
$F = \dfrac{\Delta p}{\Delta t}$ — the rate of change of momentum. For constant mass this is $F = ma$. · $F = \dfrac{\Delta p}{\Delta t}$ — le taux de variation de l'impulsion. Pour une masse constante, c'est $F = ma$.
Match each of Newton's laws to its statement. · Associez chacune des lois de Newton à son énoncé.
The second law's wording is about the rate of change of MOMENTUM. F = ma is a special case, valid only when the mass is constant. · La formulation de la deuxième loi porte sur le taux de variation de l'IMPULSION. F = ma est un cas particulier, valide uniquement quand la masse est constante.
Impulse 冲量 and collisions 碰撞
- The average force in a hit is $F = \dfrac{\Delta p}{\Delta t}$ — change in momentum over contact time.
- A longer contact time means a smaller force (the egg, a crumple zone, a bent knee on landing).
- Energy link: $E_{\text{k}} = \dfrac{p^{2}}{2m}$.
Weight 重力 and normal contact force on a book resting on a table
Impulsion 冲量 et collisions 碰撞
- La force moyenne lors d'un impact est $F = \dfrac{\Delta p}{\Delta t}$ — variation de la quantité de mouvement divisée par le temps de contact.
- Un temps de contact plus long signifie une force plus faible (l'œuf, une zone de déformation, un genou fléchi à l'atterrissage).
- Lien énergétique : $E_{\text{k}} = \dfrac{p^{2}}{2m}$.
Poids 重力 et force normale de contact sur un livre posé sur une table
Catching an egg with soft hands makes the contact time longer, which makes the average force ____. · Attraper un œuf avec des mains molles augmente la durée du contact, ce qui rend la force moyenne ____.
Same change in momentum over a longer time means a smaller force: $F = \dfrac{\Delta p}{\Delta t}$. · Même variation d'impulsion sur une durée plus longue signifie une force plus petite : $F = \dfrac{\Delta p}{\Delta t}$.
A 0.15 kg ball hits a wall at 12 m/s and rebounds at 8.0 m/s along the same line. What is the magnitude of the impulse on it, in N s? · Une balle de 0.15 kg heurte un mur à 12 m/s et rebondit à 8.0 m/s le long de la même ligne. Quelle est l'amplitude de l'impulsion reçue, en N s ?
Take one direction as positive: the change is 0.15 x (8.0 - (-12)) = 3.0 N s. Adding the speeds without the sign gives the same number here only because the ball reverses; get the sign convention right or a glancing rebound will catch you out. · Prenez une direction comme positive : la variation est 0.15 x (8.0 - (-12)) = 3.0 N s. Additionner les vitesses sans tenir compte du signe donne le même nombre ici uniquement parce que la balle rebondit ; respectez bien la convention de signe ou un rebond rasant vous piégera.
Newton's first law
- With zero resultant force 合力, an object stays at rest or moves at constant velocity.
- You lurch forward when a bus brakes because your body "wants" to keep moving — inertia 惯性.
Première loi de Newton
- Avec une force résultante nulle 合力, un objet reste au repos ou se déplace à vitesse constante.
- On trébuche vers l'avant quand un bus freine car votre corps « veut » continuer à bouger — inertie 惯性.
Newton's second law
- A resultant force gives an acceleration: $F = ma$.
- The acceleration always points the same way as the resultant force.
Deuxième loi de Newton
- Une force résultante produit une accélération : $F = ma$.
- L'accélération pointe toujours dans la même direction que la force résultante.
Newton's third law
- If A pushes B, then B pushes A back — equal in size, opposite in direction.
- The two forces act on different objects and are the same type of force.
Troisième loi de Newton
- Si A pousse B, alors B pousse A en retour — égale en grandeur, opposée en direction.
- Les deux forces agissent sur des objets différents et sont du même type de force.
A book's weight and the table's upward push are not a third-law pair — they act on the same object (the book) and are different types of force.
Le poids d'un livre et la poussée vers le haut de la table ne forment pas une paire de la troisième loi — elles agissent sur le même objet (le livre) et sont de types différents.
Which pair are genuine Newton's third-law partners? · Quelle paire sont de véritables partenaires de la troisième loi de Newton ?
The contact forces "book on table" and "table on book" are equal, opposite, same type, and act on different objects. The book's weight and the table's push act on the same · même object, so they are not a pair. · Les forces de contact « livre sur table » et « table sur livre » sont égales, opposées, du même type et agissent sur des objets différents. Le poids du livre et la poussée de la table agissent sur le même objet, donc ce ne sont pas une paire.
Select all · tout the true statements about a Newton's third-law pair of forces. · Sélectionnez toutes les affirmations vraies concernant une paire de forces selon la troisième loi de Newton.
A third-law pair is equal, opposite, the same type, and acts on two different objects — never on the same one. · Une paire selon la troisième loi est égale, opposée, du même type, et agit sur deux objets différents — jamais sur le même.
Weight
- Weight is the gravitational force on a mass: $W = mg$.
- Mass is the same everywhere; weight changes with $g$ (less on the Moon).
Poids
- Le poids est la force gravitationnelle exercée sur une masse : $W = mg$.
- La masse est identique partout ; le poids varie selon $g$ (moins sur la Lune).
What is the weight of a $5.0\ \text{kg}$ bag near Earth's surface? (Use $g = 9.81\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$.) · Quel est le poids d'un sac $5.0\ \text{kg}$ près de la surface terrestre ? (Utilisez $g = 9.81\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$.)
$W = mg = 5.0 \times 9.81 \approx 49\ \text{N}$.
For a body in equilibrium, do not say the forces cancel. Say the ____ force on it is zero. · Pour un corps en équilibre, ne dites pas que les forces s'annulent. Dites que la force ____ sur lui est nulle.
"Balanced" and "cancel out" are both refused. The examiner is checking that you can name the single vector sum of all the forces. · « Équilibrées » et « s'annulent » sont tous deux rejetés. L'examinateur vérifie que vous pouvez nommer la somme vectorielle unique de toutes les forces.
Put the test for a Newton's third-law pair in order. · Mettez l'ordre au test d'une paire selon la troisième loi de Newton.
The last two are what rule out the classic wrong answer. A book's weight (gravitational) and the table's push on it (contact) fail both: same body, different types. · Les deux derniers sont ce qui exclut la réponse classique erronée. Le poids d'un livre (gravitationnel) et la poussée de la table sur lui (contact) échouent aux deux critères : même corps, types différents.
Marks that slip away
- Never write "the forces are balanced" or "the forces cancel out". The marked phrase is the resultant force on the object is zero.
- Newton's second law is about the rate of change of momentum, not simply $F = ma$. That form assumes a constant mass.
- A third-law pair acts on two different objects and is one type of force. The weight of a book and the table's push on it are not a pair: both act on the book.
- Conservation of momentum needs its condition stated: provided no resultant external force acts on the system.
- Mass resists a change in motion and is in kilograms; weight is a force in newtons, equal to $mg$. A question that says "mass" wants kilograms.
Pièges qui font perdre des points
- N'écrivez jamais « les forces s'équilibrent » ou « les forces s'annulent ». La formulation correcte est la force résultante sur l'objet est nulle.
- La deuxième loi de Newton concerne le taux de variation de la quantité de mouvement, pas simplement $F = ma$. Cette forme suppose une masse constante.
- Une paire de la troisième loi agit sur deux objets différents et est du même type de force. Le poids d'un livre et la poussée de la table ne forment pas une paire : elles agissent toutes deux sur le livre.
- La conservation de la quantité de mouvement nécessite que sa condition soit précisée : à condition qu'aucune force externe résultante n'agisse sur le système.
- La masse résiste au changement de mouvement et s'exprime en kilogrammes ; le poids est une force en newtons, égale à $mg$. Une question utilisant le terme « masse » attend des kilogrammes.
You've got it
- momentum $p = mv$ (a vector); force $F = \dfrac{\Delta p}{\Delta t} = ma$
- a longer contact time gives a smaller force (impulse)
- third-law pairs are equal, opposite, same type, different objects; $W = mg$
Vous avez compris
- quantité de mouvement $p = mv$ (un vecteur) ; force $F = \dfrac{\Delta p}{\Delta t} = ma$
- un temps de contact plus long donne une force plus faible (impulsion)
- les paires de la troisième loi sont égales, opposées, du même type, sur des objets différents ; $W = mg$