Comprendre le principe des actions réciproques - Corrigé

Un homme vient de finir ses courses et avance vers sa voiture avec son caddie rempli. Dans cette situation, il exerce sur le caddie une force horizontale, dirigée vers la gauche. D'après le principe des actions réciproques, le caddie exerce une force horizontale dirigée vers la droite et de même intensité.

Expliquer pourquoi le caddie est en mouvement alors que ces deux forces s'opposent.

Corrigé :

Lorsqu'on fait un bilan des forces, il ne faut prendre en compte que les forces qui sont exercées par les objets extérieurs sur le système étudié. Le système "caddie" est ainsi soumis à quatre forces : son poids, la réaction du sol, la poussée qu'exerce l'homme, et les forces de frottement; la force qu'il exerce sur l'homme en réaction à la poussée (principe des actions réciproques) n'est donc pas comprise dans le bilan.

Les deux forces verticales, le poids et la réaction du sol, se compensent (principe des actions réciproques). Considérons les forces horizontales : la poussée qu'exerce l'homme est dirigée vers la gauche, et les forces de frottement, qui s'opposent au mouvement, sont dirigées vers la droite. Le caddie est en contact avec le sol par l'intermédiaire de roulettes : la valeur des forces de frottement est donc bien plus faible que la valeur de la poussée, et le caddie se met en mouvement dans le sens de la poussée.

On pourrait aussi raisonner sur le système "caddie + homme". Les forces internes au système ne sont alors pas prises en compte dans le bilan des forces : on ne considère alors que le poids de l'ensemble, la réaction du sol et les forces de frottement. En ce cas, poids du système et réaction du sol se compensent (principe des actions réciproques). Les forces de frottement sont celles exercées par le sol sur les chaussures de l'homme (vers la gauche) et celles sur sol sur les roues du caddie (vers la droite). Lors de la mise en mouvement, les forces de "propulsion" sol/chaussures sont plus importantes que les forces de "résistance" sol/roues du caddie, ce qui permet de déplacer le caddie.