🤝 Le principe des actions réciproques
Quand un petit patineur pousse un grand patineur, qui pousse le plus fort ? Réponse surprenante : personne ! Les deux forces ont toujours exactement la même valeur. Fais ton pronostic, puis teste cinq situations, de la patinoire à la fusée Ariane, en passant par la Terre qui tourne… autour de la Lune.
🧪 Mode d'emploi : règle les curseurs (à droite, ou sous l'animation sur téléphone), lance avec ▶, observe les mesures et relève les 🎯 défis. Le bouton ⛶ agrandit l'animation, idéal sur téléphone à l'horizontale.
Ce que tu vois
- Dans toutes les situations, les deux barres des dynamomètres ont toujours la même longueur : FA/B = FB/A, quelles que soient les masses.
- Les deux forces sont portées par la même droite et ont des sens opposés, mais elles s'appliquent à deux objets différents : elles ne s'annulent pas.
- Les effets sont différents : l'objet le plus léger accélère le plus (a = F/m). La patineuse légère part plus vite, la Lune accélère 81 fois plus que la Terre.
- La fusée pousse ses gaz vers le bas, et les gaz poussent la fusée vers le haut. Le poids de la fusée n'est pas la réaction de la poussée : il s'applique lui aussi à la fusée.
- Sur une planche à roulettes, quand le marcheur avance, la planche recule : sur le sol, c'est la Terre entière qui « recule »… de façon imperceptible.
Expériences à faire
- Avant de lancer, fais ton pronostic : le plus lourd pousse-t-il plus fort ? Teste avec des masses très différentes.
- Quelle masse faut-il donner au patineur B pour que la patineuse A parte trois fois plus vite que lui ?
- Quelle poussée minimale faut-il à une fusée de 780 t pour décoller ? Pourquoi P et la poussée ne sont-elles pas des actions réciproques ?
- Donne à la Lune la masse de la Terre : où se trouve alors le barycentre ? Et si la Lune était 1 000 fois plus lourde ?
- Bloque la planche : le marcheur avance-t-il toujours ? Sur quel objet s'exerce alors la force du pied ?
La physique derrière l'animation
- Principe des actions réciproques (troisième loi de Newton) : si un objet A exerce une force FA/B sur un objet B, alors B exerce sur A une force FB/A = −FA/B.
- Ces deux forces ont la même droite d'action, la même valeur et des sens opposés ; elles s'appliquent à deux objets différents, que ce soit une action de contact (poussée, pied sur le sol) ou à distance (gravitation, magnétisme).
- Leurs effets dépendent des masses : pendant la même durée Δt, la variation de vitesse vaut Δv = F·Δt / m pour chaque objet ; le plus léger change le plus de vitesse.
- Interaction gravitationnelle : FT/L = FL/T = G·MT·ML / d² ≈ 1,98 × 1020 N, avec G = 6,67 × 10−11 N·m²·kg−2.
- Pour aller plus loin : pour un système isolé de deux objets partis du repos, mA·vA = mB·vB (conservation de la quantité de mouvement) et le barycentre reste immobile.
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