Troisième loi : actions réciproques

Compléter la phrase du principe des actions réciproques : « Si un corps A exerce une force sur un corps B, alors B exerce sur A une autre force de même $\dots$, de même $\dots$ et de sens $\dots$ ». Donner ensuite un exemple de la vie quotidienne.

Quand on marche, le pied pousse le sol vers l'arrière et pourtant on avance vers l'avant. Identifier la force d'action et la force de réaction : expliquer qui exerce chacune et sur quel corps elle s'exerce.

Si vous frappez un mur avec le poing, vous vous faites mal, même si le mur n'a pas bougé. Expliquer, avec le principe des actions réciproques, d'où vient la force qui vous fait mal.

Une nageuse avance parce que ses bras poussent l'eau vers l'arrière. Expliquer, avec le principe des actions réciproques, pourquoi pousser l'eau vers l'arrière la fait avancer vers l'avant.

Pour qu'une barque à rames avance, le rameur pousse l'eau vers l'arrière avec les pales des avirons. Expliquer quelle force l'eau exerce sur les avirons et pourquoi la barque avance vers l'avant.

Pour sauter vers le haut, on fléchit les jambes et on pousse le sol vers le bas. Expliquer avec le principe des actions réciproques pourquoi on est propulsé vers le haut. Qui vous pousse en réalité ?

Deux patineuses sur glace, immobiles et face à face, se poussent avec les mains, comme le montre la figure. Elles repartent toutes les deux en glissant dans des sens contraires.

1. a) Identifier l'action et la réaction.
2. b) Si l'une a une masse de $40\ \text{kg}$ et l'autre de $80\ \text{kg}$, laquelle se déplace le plus vite ? Justifier la réponse en combinant la troisième et la deuxième loi de Newton.

Vous gonflez un ballon et vous le lâchez sans le nouer : il part en trombe en se dégonflant. Quelle force le propulse ? Identifier l'action et la réaction dans ce cas, en indiquant sur quel corps s'exerce chacune.

Une fusée monte parce qu'elle expulse des gaz à grande vitesse vers le bas, comme le montre la figure.

Identifier le couple action-réaction et expliquer pourquoi la fusée accélère vers le haut.

Lors du tir, un canon pousse l'obus vers l'avant et recule lui-même vers l'arrière, comme le montre la figure.

1. a) Expliquer le recul à l'aide de la troisième loi de Newton (principe des actions réciproques).
2. b) Si la force exercée sur l'obus et celle exercée sur le canon sont identiques, pourquoi le canon recule-t-il beaucoup plus lentement que l'obus ne part ? Penser à leurs masses.

Un hélicoptère se maintient en l'air parce que ses pales poussent l'air vers le bas. Expliquer le couple action-réaction et pourquoi l'hélicoptère n'a pas besoin de « prendre appui » sur le sol pour monter.

Un élève affirme : « Si à toute action correspond une réaction égale et de sens contraire, les deux forces s'annulent et rien ne pourrait jamais bouger ». Expliquer où se trouve son erreur, en raisonnant sur le corps sur lequel s'exerce chaque force. Penser au cas d'une personne qui marche.

Marcher sur de la glace polie est presque impossible : les pieds glissent vers l'arrière quand on essaie d'avancer. Relier le problème à la force de réaction du sol que nous utilisons pour marcher et expliquer pourquoi, avec des chaussures à semelle rugueuse sur un trottoir sec, on peut marcher normalement.

Dans une fable, un cheval refuse de tirer la charrette en argumentant : « Si je tire la charrette vers l'avant avec une force, la troisième loi dit que la charrette me tire vers l'arrière avec une force égale ; donc nous ne pourrons jamais avancer ». Expliquer calmement au cheval où il se trompe, en indiquant sur quel corps s'exerce chaque force et quelles autres forces (celles du sol sur ses sabots) rendent le mouvement possible.

Un enfant est à l'intérieur d'un wagon de train et pousse la paroi du fond de toutes ses forces : le wagon ne bouge pas. Il sort sur le quai, pousse la même paroi depuis l'extérieur et le wagon se met à rouler, petit à petit.

1. a) Expliquer à l'aide de la troisième loi pourquoi, depuis l'intérieur, il n'arrive pas à le déplacer : penser aux forces qui s'exercent entre l'enfant et le wagon (y compris au niveau de ses pieds).
2. b) Pourquoi le déplace-t-il depuis l'extérieur ? Quel corps reçoit maintenant la réaction ?
3. c) Relier cela à l'impossibilité de « se soulever soi-même en se tirant par les cheveux ».