(18a) Troisième Loi de Newton

•     Un objet lourd posé sur le plancher, est attiré vers la terre avec une force mg(dessin). Mais, il ne se déplace pas dans cette direction, parce que le plancher l'arrête ,en exerçant évidemment sur lui une force égale et opposée - mg (vitesse v=0, accélération a=0).

•     Un ascenseur monte du rez de chaussée au 5ème étage. Il est soumis à deux forces : vers le bas, son poids et celui des passagers, et vers le haut la traction du câble qui le tire. Au niveau des paliers, tant que l'ascenseur n'accélère pas, la force résultante doit être nulle, par conséquent les deux forces sont égales et opposées (v>0, a=0).

    En revanche, la 3ème loi de Newton implique toujours plus d'un objet.

•     Quand un pistolet est mis à feu, la force du gaz produit en brûlant la poudre lance la balle. En raison de la loi de Newton, le pistolet lui-même recule vers l'arrière.
•     Le bec d'une forte lance d'incendie a des poignées que les sapeurs-pompiers doivent saisir fermement, parce que avec l'eau qui gicle, le tuyau est lui-même fortement repoussé.
•     Les arroseuses tournantes de jardin fonctionnent sur le même principe. De manière semblable, la progression en avant d'une fusée provient de la réaction de son gicleur avec les gaz chauds rapidement dirigés vers l'arrière.

    Les utilisateurs de barques savent qu'avant d'accéder au quai, il est sage d'y attacher d'abord le bateau , et d'y avoir une prise . Sinon, au moment de débarquer, l'embarcation s'éloigne du quai ,"comme par magie", et vous manquez votre saut ou poussez le bateau hors de portée. Tout cela est dans la troisième loi de Newton: pendant que vos jambes poussent votre corps vers le quai, elles appliquent également au bateau une force égale dans la direction opposée, qui l'éloigne du dock.

La Bicyclette

    Différents principes sont appliqués dans ces deux cas. Supposez que vous êtes assis sur un vélo immobile, et qu'il penche vers la gauche. Que faites-vous ? La tendance normale est de se pencher vers la droite, pour équilibrer avec votre poids. Mais en fait, en déplaçant le haut de votre corps vers la droite, vous incitez réellement le vélo à se pencher davantage vers la gauche, de par la 3ème loi de Newton . Peut-être vous devriez vous pencher vers la gauche dans le sens du vélo ? Cela pourrait fonctionner une fraction de seconde, mais maintenant vous seriez vraiment en déséquilibre. Pas de solution !

    Sur un vélo qui roule, on reste en l'équilibre d'une façon complètement différente. En tournant légèrement le guidon à droite ou à gauche , vous faites légèrement pivoter la roue avant ("moment angulaire") de façon à faire tourner le vélo selon son grand axe, la direction dans laquelle il roule. De cette façon le cycliste peut contrecarrer n'importe quelle tendance du vélo à se renverser d'un côté ou de l'autre, sans entrer dans le cercle vicieux de l'action et de la réaction.

    Pour décourager les voleurs, certains vélos sont munis d'un anti - vol bloquant leur guidon en position oblique. Un tel vélo ainsi verrouillé ne peut ni rouler vers l'avant, poussé par un piéton, ni être monté puisqu'il ne peut pas être équilibré.

(Addition Facultative)

La formulation de Mach des lois de Newton

Ernst Mach

Les lois de Newton ont été présentées ici de manière traditionnelle, par les concepts de masse et de force (Newton a en fait formulé réellement la deuxième loi en termes de " moment ", pas d'accélération. Ernst Mach qui vécu en Allemagne deux siècles après Newton, a essayé d'éviter ce nouveau concept et de seulement formuler la physique en termes pouvant être observés et mesurés. Il a résumé les lois de Newton en disant :"

:"Quand deux objets compacts ("point masses" en langage physique ) agissent l'un sur l'autre, ils accélèrent dans des directions opposées, et le rapport de leurs accélérations est toujours identique"

Relisez, relisez: aucune mention sur la force ou la masse, seulement sur l'accélération, qui, elle, peut être mesurée. Quand un pistolet agit sur une balle, une fusée sur son gicleur d'échappement, le soleil sur la terre ( à l'échelle de la distance qui les sépare, le soleil et la terre peuvent être considérés comme compacts),il y a toujours des accélérations, dirigées en sens opposé.

La masse et la force sont dès lors aisément calculées. Si un des objets est un litre d'eau, sa masse est par définition un kilogramme. Si elle agit alors sur un autre objet (par exemple des glaçons, pour l'expérience), le rapport de son accélération a_w à celle a de l 'autre objet donne la masse m.de celui ci. Et une force de 1 newton est définie comme celle qui transmet à 1 kilogramme une accélération de 1 m/sec.