Lorsque l’on pense à la physique, une image revient souvent : celle d’une pomme tombant d’un arbre près d’un jeune Isaac Newton, plongé dans ses pensées. Mais au-delà de la légende, Newton a réussi, au XVIIe siècle, l’exploit de formuler trois lois simples qui allaient chambouler notre vision du monde physique. Ces fameuses trois lois du mouvement expliquent la grande majorité des phénomènes de la vie courante, du métro qui freine brusquement à la sensation de s’enfoncer dans un siège au décollage d’un avion.
Entrons ensemble dans le quotidien pour voir comment ces lois, loin d’être réservées aux savants, orchestrent la plupart de nos gestes et de nos déplacements.
Avant de naviguer plus loin, voici une version simplifiée :
C’est à la fois limpide… et ultra-puissant, car ce petit triptyque structure l’essentiel de la physique classique (avant Einstein, disons !).
L’inertie, c’est la résistance naturelle à tout changement. Si vous laissez une paire de chaussures sur le sol, elles ne se mettent pas soudain à bouger. Si vous glissez sur la glace et que rien ne vous arrête, vous continuez tout droit.
En d’autres termes : sauf intervention extérieure (une force, comme une tape ou un frein), un objet immobile reste immobile, et un objet qui bouge poursuit son mouvement, à vitesse constante et en ligne droite.
Prenons un exemple : vous êtes en voiture. La voiture roule à 50 km/h. Vous aussi. Si le conducteur pile brusquement, la voiture s’arrête… mais votre corps veut continuer à 50 km/h. C’est la ceinture qui exerce la « force extérieure » freinant votre mouvement. Voilà pourquoi cet équipement est vital : il compense votre inertie.
Vous l’avez certainement remarqué : plus un vélo avance vite, plus il résiste à la chute de côté. Cela n’a rien de mystérieux, c’est la première loi en action. La roue (et tout ce qui tourne sur son axe) conserve sa direction. On parle de stabilité gyroscopique, elle-même issue de l’inertie.
Astuce du quotidien : un vélo immobile tombe ; un vélo lancé fend la route en ligne droite. La cause ? L’objet en mouvement veut simplement garder sa trajectoire.
La deuxième loi précise ce que la première laissait en suspens : si quelque chose bouge ou s’arrête, c’est parce qu’il y a une force derrière. Une force est une poussée ou une traction exercée sur un objet. La masse, elle, mesure la quantité de matière de l’objet. L’accélération définit à quelle vitesse sa vitesse change.
La formule de Newton : F = m × a (Force = masse × accélération). On mesure la force en newtons (N), la masse en kilogrammes (kg) et l’accélération en mètres par seconde carrée (m/s²).
Illustration immédiate : imaginez déménager un canapé et, à côté, une simple chaise. Même si vous poussez aussi fort, le canapé (plus massif) accélérera moins vite. C’est toute la magie — et le pragmatisme — de la deuxième loi.
Regardons ensemble un cas concret — encore la voiture, décidément une excellente source d’exemples. Plus la voiture est lourde (masse), plus il faut de force pour l’arrêter (freiner) ou la faire repartir (accélérer).
Pourquoi les camions ont-ils besoin de freins plus puissants que les scooters ? À cause de leur masse, ils résistent davantage à la modification de leur mouvement et « demandent » une force supérieure.
Le poids que nous sentons (quand on porte un sac, un bébé ou simplement soi-même) est une force due à l’attraction gravitationnelle de la Terre. Le calcul est : Poids = masse × accélération de la gravité. Sur Terre, l’accélération de la gravité est d’environ 9,81 m/s². Une personne de 60 kg « pèse » donc 60 × 9,81 = 588,6 newtons.
Voilà pourquoi tout tombe toujours vers le sol, et toujours selon la même accélération, dans la mesure où l’air ne ralentit pas trop la chute (merci Newton — et Galilée avant lui).
Voici celle qui semble la plus contre-intuitive. Mais elle se vérifie partout ! Quand vous sautez sur un trampoline, vos jambes poussent la toile vers le bas, et la toile vous renvoie vers le haut. C’est une manifestation parfaite de la troisième loi : toute action (pousser sur le sol, sur l’eau, sur l’air) provoque une réaction égale et opposée.
Si vous avez déjà vu un lancement de fusée — ou même lancé une fusée à eau dans un parc — vous avez observé la troisième loi en grand format. Les gaz brûlés sont éjectés vers le bas : en retour, c’est la fusée qui s’envole dans la direction opposée. Dans l’espace, cela fonctionne aussi — pas besoin d’air, juste de la réaction aux gaz projetés.
Essayez de marcher sur une patinoire : en poussant vos pieds vers l’arrière, vous avancez. Vos jambes exercent une force sur la glace (en arrière), la glace vous renvoie une force (en avant). Cela vaut aussi pour le patin à roulettes, la nage (l’eau vous repousse quand vous poussez), et jusqu’à la marche sur terre.
| Situation | Action | Réaction |
|---|---|---|
| Trampoline | Vous poussez sur la toile | La toile vous propulse vers le haut |
| Fusée | Ejecte des gaz vers le bas | La fusée monte vers le haut |
| Marche | Pied pousse le sol vers l’arrière | Sol vous propulse vers l’avant |
Pour aller plus loin : même le décollage d’un avion, la stabilité d’une trottinette électrique ou la force que l’on exerce pour casser un œuf illustrent, chacun à leur manière, la mécanique selon Newton.
Newton ne tire pas ses idées du néant. L’époque fourmille de sociétés savantes et de physiciens brillants (Galilée, Kepler…). Mais, en publiant ses « Principia » en 1687, il offre une vision unifiée et mathématisée du mouvement. Grâce à leurs succès pratiques (prédire l’orbite des planètes, les marées, la trajectoire des projectiles…), ces lois feront de Newton un géant de l’histoire des sciences et de son nom un synonyme de rigueur scientifique.
Aujourd’hui encore, elles sont enseignées au collège, sous-tendent l’architecture, le sport, les transports. « Si j’ai vu plus loin, écrit Newton, c’est en montant sur les épaules des géants. »
Trois lois, des formules courtes, mais une influence tentaculaire : elles gouvernent autant la chute d’une pomme que la stabilité de nos smartphones dans la main. Les comprendre, c’est ouvrir les yeux sur l’ingéniosité du monde construit par (et pour) la physique.
La prochaine fois que vous prenez l’ascenseur, courez après le bus ou saisissez un objet laissé sur une table, ayez une pensée pour Newton et sa petite pomme — et constatez que, même sans y penser, c’est lui qui, discrètement, règle la mécanique de chacune de vos journées.
Pour ceux qui veulent approfondir : de nombreux ouvrages existent, comme « Principes mathématiques de la philosophie naturelle » (Isaac Newton, 1687), les ressources pédagogiques de l’Académie des Sciences ou les excellents cours de vulgarisation sur Futura Sciences. Bonne exploration !
