Qu'est-ce que la troisième loi de Newton sur le mouvement ?

La troisième loi de Newton décrit la manière dont deux objets agissent l’un sur l’autre. Elle est souvent appelée principe d’action-réaction et constitue l’un des fondements de la mécanique classique. Une interaction ne correspond pas à une force exercée dans un seul sens : lorsqu’un objet agit sur un autre, celui-ci exerce simultanément une force en retour. Ce principe permet de comprendre aussi bien des gestes ordinaires, comme marcher ou nager, que la propulsion d’une fusée dans l’espace.

Deux forces qui forment une paire

La loi s’énonce ainsi : pour chaque action, il existe une réaction de même intensité et de direction opposée. Plus précisément, si un objet A exerce une force sur un objet B, B exerce sur A une force de même valeur, mais orientée en sens inverse. Ces deux forces s’appliquent à des objets différents. Elles ne s’annulent donc pas lorsqu’on étudie le mouvement d’un seul objet. Pour déterminer ce mouvement, il faut considérer toutes les forces qui s’exercent sur cet objet et leur résultante, conformément à la deuxième loi de Newton.

Marcher et se déplacer

La marche fournit un exemple quotidien de ce principe. Le pied exerce sur le sol une force dirigée vers l’arrière, principalement par l’intermédiaire du frottement. En réaction, le sol exerce sur le pied une force dirigée vers l’avant, qui contribue à faire avancer le corps. Sans cette interaction avec le sol, par exemple sur une surface très glissante, il deviendrait difficile de se propulser. De manière comparable, un nageur repousse l’eau vers l’arrière avec ses bras et ses jambes ; l’eau exerce alors sur son corps une force orientée vers l’avant.

La propulsion d’une fusée

Une fusée illustre particulièrement bien la troisième loi de Newton. Son moteur exerce une force sur les gaz et les accélère vers l’arrière. En retour, ces gaz exercent sur la fusée une force de même intensité, dirigée vers l’avant, ce qui la propulse. La fusée n’a pas besoin de s’appuyer sur l’air extérieur : elle emporte le matériau qu’elle expulse et peut donc fonctionner dans le vide spatial. Le même principe intervient dans d’autres systèmes de propulsion, notamment les hélices et les moteurs à réaction, qui accélèrent un fluide ou un gaz dans une direction afin de produire une force opposée sur le véhicule.

Ne pas confondre action-réaction et équilibre

Le principe d’action-réaction ne signifie pas que toutes les forces présentes dans une situation se compensent. Les forces d’une paire s’exercent sur deux corps distincts, tandis que l’équilibre d’un objet dépend de la somme des forces appliquées à cet objet. La loi s’applique également aux interactions internes d’un système : par exemple, les différentes parties d’une corde exercent des forces réciproques les unes sur les autres. Si l’on considère l’ensemble du système, ces forces internes se compensent dans le bilan global de la mécanique newtonienne ; ce sont alors les forces extérieures qui déterminent le mouvement de son centre de masse.