Le Newton

Qu'est ce que c'est ?

Le newton (symbole : N) est l'unité SI de force, nommé ainsi en l'honneur d'Isaac Newton pour ses travaux en mécanique classique. Un newton est la force capable de communiquer à une masse de 1 kilogramme une accélération de 1 m/s² (ce qui peut se lire Un newton est la force capable de communiquer à une masse de 1 kilogramme une augmentation de vitesse de 1 mètre par seconde chaque seconde, ou encore de 3,6 kilomètre par heure par seconde) Cette unité dérivée du système international s'exprime en unités de base comme étant le kg × (m × s^-2).

Le système international impose d'écrire le nom de l'unité avec une minuscule et le symbole (N) avec une majuscule.

On utilise un dynamomètre pour mesurer les forces.

Puisque le poids est une mesure de la force entre deux objets due à la gravité, le newton est aussi une mesure de poids, valable en un lieu donné. Par une coïncidence agréable, le poids de la pomme qui selon la légende inspira Newton aurait été d'environ 1 newton, puisqu'un objet de masse de 101,94 grammes pèse 1 newton à la surface de la Terre.

Dans le langage non scientifique, on confond généralement masse (en kilogrammes) et poids (qu'on devrait exprimer en newtons). Sachant qu'une masse de 1 kg pèse environ 10 N sur la planète Terre (9,81 N si on prend la valeur usuelle de l'accélération de la pesanteur g = 9,81 m/s²), on admet généralement que 1 kilogramme-force (ancienne unité de poids qui participe de cette confusion) est pratiquement égal à 1 daN (1 décanewton, soit 10 N). Dans les unités de mesure anglo-saxonnes, la Livre-force est utilisée.

Unités de force
	Newton (unité SI)	Dyne	Kilogramme-force	Livre-force	Livre (unité de masse)
1 N	≡ 1 kg∙m∙s^-2	= 10⁵ dyn	≈ 0,10197 kgf	≈ 0,22481 lb_f	≈ 7,2330 lb
1 dyn	= 10⁻⁵ N	≡ 1 g·cm/s²	≈ 1.0197×10⁻⁶ kgf	≈ 2.2481×10⁻⁶ lb_f	≈ 7.2330×10⁻⁵ lb
1 kgf	= 9.80665 N	= 980665 dyn	≡ g_n·(1 kg)	≈ 2.2046 lb_f	≈ 70.932 lb
1 lb_f	≈ 4.448222 N	≈ 444822 dyn	≈ 0.45359 kgf	≡ g_n·(1 lb)	≈ 32.174 lb
1 lb	≈ 0.138255 N	≈ 13825 dyn	≈ 0.014098 kgf	≈ 0.031081 lb_f	≡ 1 lb·ft/s²
La valeur de g_n est utilisé pour ici pour toutes les unités de Gravitation.

Lois de Newton et les trois théorèmes de Newton sur le mouvement tournant des corps.

Principe d'inertie :
d'un corps (ou « objet ») persiste dans son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme tant que la somme des forces extérieures qui s'appliquent sur lui est nulle.

Principe des actions réciproques

Si un corps A applique une force sur le corps B, alors, le corps B applique sur le corps A une force de même direction (celle de la droite (AB) ) de même intensité et de sens opposé à .

La relation entre ces 2 forces est donc .

On appelle parfois cette dernière loi la loi d'action-réaction mais ce vocabulaire est susceptible de prêter à confusion. Voir principe des actions réciproques.

Principe fondamental de la dynamique

L'application d'une force sur un objet,peut modifier la vitesse de ce dernier. L'accélération résultante a la même direction et le même sens que la force appliquée, est proportionnelle à celle-ci et inversement proportionnelle à la masse m de l'objet. Ce qui peut être résumé dans la relation . Pour un nombre p de forces s'appliquant sur l'objet, la formule se généralise à

Théorème 1

Tous les corps qui tournent décrivent par les rayons menés au centre

des aires proportionnelles au temps.

Théorème 2

Si des corps tournent uniformément sur des circonférences de cercle,

les forces centripètes sont comme les carrés des arcs décrits en

même temps, divisés par les rayons des cercles.

Théorème 3

Si un corps tournant autour d'un centre S décrit une ligne courbe

quelconque APQ, et qu'une droite PR soit tangente à la courbe en

un point quelconque P, et que d'un autre point quelconque Q on

mène QR parallèle à la distance SP, je dis que la force centripète est

inversement comme le solide SP² x QT² / QR pourvu que l'on

prenne toujours la quantité de ce solide telle qu'elle devient

ultimement lorsque les points P et Q se rejoignent.

Qui était Isaac Newton ?

Isaac Newton était un mathématicien, physicien et même un astronome anglais. Il naît à Woolsthorpe le jour de Noël 1642 (ou le 4 janvier 1643 selon le calendrier utilisé à l'époque). Il est décédé en 1727 à Kensington (Angleterre).

Newton a travaillé au développement de la mécanique classique, de l'optique moderne et du calcul différentiel et intégral. Il explique à partir des travaux de l'Anglais Robert Hooke (1635-1703), le mouvement du Soleil, des planètes et de leurs satellites, par leur attraction mutuelle due à leur masse. C'est la naissance de la loi de la gravitation universelle. Il écrit à partir de 1686 ce qui deviendra son principal ouvrage : Philosophiae naturalis principia mathematica. Il expose dans celui-ci le principe d’inertie, la loi sur la proportionnalité des forces et des accélérations, la loi de l’action et de la réaction, les lois du choc, il y étudie le mouvement des fluides et y expose la théorie des marées. Mais Newton y développe avant tout sa théorie de la gravitation universelle : les corps s’attirent avec une force inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare. C’est d’ailleurs au sujet de cette loi que Newton aura de vives discussions avec le physicien et philosophe Robert Hooke qui l’accuse de plagiat.

Isaac Newton était atomiste tout comme Galilée et Huygens, il proposa donc une structure corpusculaire à la lumière. Il invente le disque de Newton, disque comportant les couleurs du spectre solaire et démontrant à l’aide de l’observation la composition de la lumière blanche. Alors qu’il développait ses recherches en optique, Newton continuait lentement celles dans le domaine de la mécanique. Il proposa alors un nouvel outil mathématique, le calcul différentiel et intégral, qu’il nomma à ce moment là le calcul des fluxions.

Isaac Newton participa également au progrès du calcul en général, donnant des développements de séries et mettant au point une méthode de résolution numérique des équations.

Toutes ces découvertes lui permirent de publier en 1687 son œuvre maîtresse, les Philosophiae naturalis principia mathematica, dans laquelle est exposée sa théorie de l’attraction universelle, unifiant la physique céleste et la physique terrestre. Newton travaillait depuis longtemps à cette théorie, il jugea que celle-ci avait atteint une rigueur parfaite et décida de la publier.

Simultanément, Newton avait inventé le télescope à réflexion et l’analyse spectrale de la lumière. Ses méthodes de calcul comme le calcul vectoriel et la géométrie infinitésimale furent utilisé dans ses «Principia».

Les «Principia» sont divisés en trois parties. La première où l'on retrouve les définitions, les axiomes, les lois du mouvement et l'ensemble des questions se rapportant à la science du mouvement. La deuxième où l'on retrouve la théorie se rapportant aux mouvements dans les milieux résistants et les questions relatives aux mouvements des fluides. Le troisième est consacré à son « Système du monde » où il est question de l'ensemble des phénomènes célestes et terrestres et à la loi de la gravitation universelle.

La vie de Newton

1642 Naissance de Newton à Woolsthorpe, Angleterre.

1661 Il entre à l’université de Cambridge.

1665 Il obtient le degré de bachelier es arts.

1666 À partir du tracé des tangentes, il débute l’étude des fonctions dérivables et de leurs dérivées, sur la base des travaux de Pierre Simon de Fermat.

1669 Il propose une théorie de la composition de la lumière blanche, qu’il pensait formée de corpuscule. Il s’initie également à l’alchimie. Il rédige un compte-rendu sur les fondements du calcul infinitésimal qui ne sera publié qu’en 1711.

1671 Il invente le télescope à réflexion. Son premier télescope avait environ 15 cm de longueur. On appelle aujourd’hui ce type de télescope, le télescope à réflexion de Newton.

1672 Newton entre à la Royal Society à l’âge de 30 ans.

1675 Newton publie sa théorie de la lumière et des couleurs.

1680 Il élabore ses lois fondamentales du mouvement et de la gravitation à partir des années 1680.

1684 Ayant achevé l’essentiel de ses recherches en optique, Newton semble se désintéresser des sciences. Mais la visite d’Edmund Halley en août 1684 va relancer ses travaux. Newton écrit un court texte intitulé De Motu (Sur le mouvement) dans lequel il explique son travail sur le mouvement terrestre et céleste..

1687 Il publie son œuvre maîtresse, les Philosophiae naturalis principia mathematica, dans laquelle est exposée sa théorie de l’attraction universelle, unifiant la physique céleste et la physique terrestre.

1692 Il subit des troubles émotifs graves et tombe dans un état de prostration, causé peut-être par l’excès de travail, la mort de sa mère ou l’incendie de son laboratoire d’alchimie.

1703 Il est nommé président de la Royal Society en Angleterre. Il occupa ce poste honorifique jusqu’en 1727.

1713 L’oeuvre maîtresse de Newton est réédité avec quelques modifications en 1713 et en 1726.

1715 Il devient baronnet

1727 Mort de Newton à Londres. Il sera inhumé à l’abbaye de Westminster, aux côtés des rois d’Angleterre.