Newton et la philosophie de la nature par Michael Esfeld

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En provenance du cours de École Polytechnique Fédérale de Lausanne

Mécanique de Newton

79 notes

École Polytechnique Fédérale de Lausanne

Mécanique de Newton

79 notes

Ces quelques leçons de mécanique de Newton font partie d'un cours de formation de base en mécanique Newtonienne présenté sous la forme d'un MOOC en quatre parties : 1. Lois de Newton À l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne, un cours de mécanique fait partie de la formation de tous les futurs ingénieurs et scientifiques. Il a pour but de leur apprendre à transcrire sous forme mathématique un phénomène physique, afin de pouvoir en formuler une analyse raisonnée. Cette partie couvrira notamment la cinématique du point matériel, la balistique dans le champ de la pesanteur et l’oscillateur harmonique. 2. Mécanique du point matériel https://www.coursera.org/learn/mecanique-point-materiel 3. Mécanique du Solide Indéformable https://www.coursera.org/learn/mecanique-solide 4. Mécanique Lagrangienne https://www.coursera.org/learn/mecanique-lagrangienne

À partir de la leçon

Cinématique du point matériel. Calcul vectoriel.

Pour maîtriser la mécanique il faut savoir décrire le mouvement d'un objet, c'est ce qu'on appelle la cinématique. Vous allez prendre conscience du modèle du point matériel physique. La projection d'un vecteur sur un axe est une notion incontournable pour la suite du cours, tout comme les produits scalaire et vectoriel.

2.1 Cinématique du point matériel14:58

2.2 Projections des grandeurs vectorielles23:03

2.3 Mouvement rectiligne7:00

Expériences leçon 27:56

Newton et la philosophie de la nature par Michael Esfeld5:10

Rencontrer les enseignants

Jean-Philippe Ansermet
Professeur
Institut de Physique de la Matière Condensée, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suisse

Bonjour.

Newton a développé une théorie physique,

la mécanique classique, ensemble avec une philosophie

de la nature et il n'est pas possible d'établir une séparation entre les deux.

Ainsi, son oeuvre principale s'appelle

Principe mathématique de la philosophie naturelle.

Dans une autre oeuvre, l'Optique, il résume sa vision

de la nature de la manière suivante : Il

me paraît très probable que Dieu forma au commencement la

matière de particules solides, pesantes, dures, impénétrables, mobiles...

Pour que l'ordre des choses puisse être

constant, l'altération des corps ne doit donc consister

qu'en séparations, nouvelles combinaisons, et mouvements de ces particules.

Newton répond à trois questions principales.

La première question est la suivante : Quels sont les objets physiques?

Selon Newton, les objets physiques sont des particules,

et les particules sont de la matière primitive.

C'est-à-dire, si une particule se trouve en un point de l'espace,

ceci signifie que le point est occupé au lieu d'être vide.

On a donc une distribution des particules dans l'espace, de sorte que certains

points de l'espace sont occupés, tandis que d'autres sont vides.

Dans le temps, il y a un changement dans quels points

sont occupés et quels points sont vides.

C'est-à-dire, autrement dit, les particules sont en mouvement et

il y a une trajectoire de chaque particule dans l'espace.

Il se pose alors la question suivante : Quelles sont

les lois qui décrivent le développement de ces objets?

Ou, autrement dit, quelles sont les propriétés

de ces objets de sorte que leur développement correspond à certaines lois?

On a déjà vu que les particules sont en mouvement.

C'est-à-dire, elles possèdent non seulement

une position mais aussi une vitesse.

Et Newton stipule qu'un certain état de mouvement est

l'état naturel des particules, c'est-à-dire,

elles ne demandent pas d'explication.

C'est le mouvement inertiel,

le mouvement en ligne droite sans accélération, la première loi de Newton.

Mais les particules ne sont pas toujours en mouvement inertiel.

Ils changent non seulement leur position, mais aussi

leur vitesse, autrement dit leur état de mouvement.

Ils font ceci parce qu'ils possèdent

certaines propriétés comme par exemple la masse.

La masse engendre la force de gravitation. La force de gravitation a pour

effet un changement de l'état de mouvement des particules, une sorte d'accélération.

La deuxième loi de Newton décrit ainsi comment

les particules changent leur état de mouvement sous

influence des forces que l'on peut retracer à

certaines propriétés des particules, telle que la masse.

La masse est une propriété universelle. Toutes les particules possèdent une

masse, et ça nous donne une loi universelle, en l'occurence la loi

universelle de la gravitation. Finalement, en proposant

cette théorie physique Newton cherche à répondre à

une troisième question. Comment les objets et leurs

propriétés expliquent-ils les phénomènes observés?

Il y a deux étapes là, comme on a vu.

Les objets macroscopiques sont composés des particules

microscopiques et notamment les différences entre les objets

macroscopiques s'expliquent par le changement d'état de

mouvement des particules microscopiques, sous l'influence de forces

telles que la propriété des particules de masse engendre la force de gravitation,

ou encore plus tard, 19e siècle, la

propriété de charge engendre la force électromagnétique.

On peut donc en bref résumer la vision de la nature qui est

caractéristique pour toute la mécanique classique de la manière suivante.

Il y a des objets

physiques qui sont des particules localisées en des points de l'espace.

Ces particules possèdent certaines propriétés, telles que la masse et la

charge, et en vertu de ces propriétés sont engendrées certaines forces et

ces forces ont pour effet un changement d'état de mouvement des particules,

et ces changements d'état de mouvement des particules sont censés expliquer

toute la variation dans les phénomènes observables qu'on connaît.

Merci de votre attention.

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