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2.9 La troisième loi : l'action et la réaction

BiomécaniqueCinétiqueSection 2.99 min de lecturemis à jour le 28 août 2026
Objectifs de la section

La troisième loi dit ce qui se passe du côté du corps qui exerce la force : lorsqu'un corps A exerce une force sur un corps B, le corps B exerce simultanément sur A une force de même intensité, de même direction et de sens opposé. Cette section décrypte l'énoncé, le montre sur une frappe de baseball et sur Marcel qui pousse un mur, et désamorce le piège le plus tenace du chapitre — « égales et opposées, donc elles s'annulent ». À la fin de cette section, vous devez être capable d'expliquer la troisième loi, de dire pourquoi les deux forces d'une même interaction — celle que A exerce sur B et celle que B exerce sur A — ne s'annulent jamais entre elles, et d'expliquer pourquoi des forces égales peuvent produire des effets inégaux.

2.9.1 L'énoncé, décrypté​

Reprenons l'énoncé posé au §2.61 : « Lorsqu'un corps A exerce une force sur un corps B, le corps B exerce simultanément sur A une force de même intensité, de même direction et de sens opposé. » Il contient trois affirmations :

  • la relation — si un corps A exerce une force sur un corps B, alors B exerce une force sur A. C'est le principe d'action réciproque : l'action d'un corps sur un autre provoque en retour une action équivalente ;
  • le moment — ces deux forces sont simultanées. Ce ne sont pas deux événements qui se suivent : les deux forces existent en même temps ;
  • la comparaison — les deux forces ont la même intensité, la même direction, et des sens opposés.

La formulation « par … sur … » installée au §2.2 prend ici tout son sens : chaque force s'applique sur un corps différent — la force exercée par la batte s'applique sur la balle, la force exercée par la balle s'applique sur la batte — et les nommer ainsi suffit à ne jamais les confondre.

2.9.2 La frappe de baseball : les deux forces sur la même image​

Au moment du contact, les deux forces de la loi sont là, sur la même image : la batte pousse la balle, et la balle pousse la batte — même intensité, même direction, sens opposés. Voilà la troisième loi.

Figure 2.14figure à produire
Figure 2.14 — Le contact batte-balle : deux flèches de même longueur, de sens opposés, chacune appliquée à son corps.Source : diaporama CM2, dia 34 — figure à ré-exporter.

Et là, deux questions se posent naturellement, parce qu'elles bousculent le bon sens.

Première question : si les deux forces sont égales et opposées, pourquoi ne s'annulent-elles pas ? L'objection est raisonnable — deux forces de même intensité et de sens opposés donnent bien une somme nulle. Sauf qu'une résultante se calcule sur un seul corps : on additionne les forces qui s'exercent sur lui (§2.5). Or ici, chaque force s'applique sur un corps différent — l'une s'exerce sur la balle, l'autre sur la batte. La première entre dans le calcul de la résultante de la balle, la seconde dans celui de la batte : ces deux forces ne se rencontrent donc jamais dans le même calcul, et ne peuvent pas s'annuler.

Seconde question : si les forces sont égales, pourquoi les effets ne le sont-ils pas ? La balle part à toute vitesse ; la batte, elle, ralentit à peine. Deux raisons, et la première est la deuxième loi appliquée deux fois : les forces sont égales, mais les masses ne le sont pas — la batte est plusieurs fois plus massive que la balle, donc à force égale son changement de vitesse est plusieurs fois plus petit (a = F/m). La seconde raison tient aux résultantes : sur la balle, il n'y a que l'impact ; sur la batte s'ajoutent la saisie de la joueuse et l'élan de ses bras. Les deux forces de la paire sont égales — mais la résultante sur chaque corps n'a rien à voir, et c'est elle qui décide de l'effet (§2.5, §2.8). Les deux lois se répondent : la loi 3 dit que les forces sont égales, la loi 2 dit pourquoi les effets ne le sont pas.

2.9.3 Marcel pousse le mur — et c'est lui qui recule​

La frappe de baseball dure une milliseconde, entre deux objets rapides. Dans la vidéo ci-dessus, on retrouve la même loi, mais sur une action plus lente. Marcel, sur un skateboard, pousse un mur : la seule force qu'il exerce s'applique au mur, vers l'avant — et pourtant c'est lui qui recule, dans le sens opposé à sa poussée.

Pour expliquer ce recul, on est obligé d'admettre qu'une seconde force existe : une force exercée par le mur sur Marcel, de même intensité et de sens opposé à la sienne. C'est ce qu'on appelle une force de réaction. Sur le schéma, chaque flèche s'applique à son corps : celle de Marcel au mur, celle du mur à Marcel — et sur le diagramme de forces de Marcel, seule figure la seconde ; rien ne l'annule, donc il recule.

Et pourquoi le mur, lui, ne bouge-t-il pas ? Même raisonnement que pour la batte : le mur est solidaire du bâtiment, et le bâtiment du sol — même force, masse sans commune mesure, effet immesurable. Deux exemples, un seul raisonnement : la loi 3 donne les forces, la loi 2 donne les effets.

Figure 2.15figure à produire
Figure 2.15 — Marcel et le mur : deux forces de même intensité et de sens opposés, chacune appliquée à son corps.Source : diaporama CM2, dias 36-37 — figure à ré-exporter.
Application

À chaque pas de marche, le même raisonnement s'applique : le pied exerce une force sur le sol, et le sol en exerce une en retour sur le corps — le chapitre 3 lui donnera son nom et son rôle dans la propulsion.

Le test « deux corps différents » a un piège symétrique, plus discret. Sur le cube posé au sol, la force gravitationnelle tire vers le bas et la force du sol pousse vers le haut, exactement autant — ces deux-là s'annulent bien. Mais ce n'est pas une paire action-réaction : elles s'appliquent toutes les deux au cube, et si elles sont égales, c'est pour une autre raison — parce que le cube est en équilibre. La preuve par le retrait : enlevez le sol, la force gravitationnelle continue d'agir. La véritable réaction de l'attraction terrestre est ailleurs : c'est le cube qui attire la Terre, exactement aussi fort — la loi de la gravitation fait intervenir les deux masses, et les deux forces d'une paire sont toujours de même intensité4. Ce qui diffère n'est pas la force, c'est l'effet : a = F/m, et avec la masse de la Terre, son déplacement est immesurable.

Vient alors l'objection classique : « un grain de sable devrait donc m'attirer autant que je l'attire ? » Oui — c'est la règle, pas une bizarrerie. Ce que l'objection compare, en réalité, ce sont deux paires différentes : (vous ↔ la Terre) et (vous ↔ le grain), dont les masses n'ont rien à voir. Les ordres de grandeur tranchent : entre une personne de 70 kg et un grain de 1 mg distants d'un mètre, l'attraction mutuelle vaut environ 5 × 10⁻¹⁵ N, quand la Terre attire ce même grain avec environ 10⁻⁵ N — deux milliards de fois plus. D'où la règle à retenir : on ne compare jamais deux paires entre elles, seulement les deux forces d'une même paire.

Glossaire de la section3 termes
Troisième loi de Newton (principe d'action-réaction)
Lorsqu'un corps A exerce une force sur un corps B, le corps B exerce simultanément sur A une force de même intensité, de même direction et de sens opposé.
Force de réaction
La force qu'un corps B exerce en retour sur le corps A qui agit sur lui : même intensité, même direction, sens opposé.
Paire action-réaction
Les deux forces d'une même interaction. Elles s'appliquent toujours à deux corps différents, et ne peuvent donc jamais s'annuler entre elles.
À la fin de cette section, je dois être capable de…0 / 4
  1. Expliquer la troisième loi en mots simples, en décrivant chaque force avec la formulation « par … sur … ».
  2. Expliquer pourquoi les deux forces d'une paire action-réaction ne s'annulent jamais.
  3. Articuler les lois 2 et 3 : les forces sont égales, mais les effets peuvent ne pas l'être — à cause des masses et des résultantes.
  4. Identifier la force de réaction dans une situation simple, et dire sur quel corps elle s'applique.
Vérifiez votre compréhensioncorrigé au clic

Parce qu'elles ne s'appliquent pas au même corps : l'une s'exerce sur la balle, l'autre sur la batte. Une résultante se calcule sur un seul corps, en additionnant les forces qui s'exercent sur lui — ces deux forces n'entrent donc jamais dans le même calcul, et ne peuvent pas s'annuler.

Les forces sont égales, mais pas les effets, pour deux raisons. D'abord la deuxième loi : les masses sont très différentes, et à force égale, l'accélération est d'autant plus faible que la masse est grande (a = F/m) — la batte, plusieurs fois plus massive, change à peine de vitesse. Ensuite les résultantes : sur la balle, seul l'impact s'exerce ; sur la batte s'ajoutent la saisie et l'élan des bras de la joueuse — les résultantes sur les deux corps n'ont rien à voir.

La force exercée par le mur sur Marcel — la réaction à sa poussée. Sa propre poussée s'applique au mur, pas à lui : elle ne figure pas sur son diagramme de forces. La seule force horizontale qui s'exerce sur Marcel est celle du mur, et rien ne l'annule : il recule.

Footnotes​

  1. Troisième loi de Newton — Hamm K. (OpenStax / BCcampus), §6.4 Newton's Third Law of Motion: Symmetry in Forces. https://pressbooks.bccampus.ca/humanbiomechanics/chapter/4-5-newtons-third-law-of-motion-symmetry-in-forces-2/#:~:text=Whenever%20one%20body%20exerts%20a%20force%20on%20a%20second%20body — verbatim : « Whenever one body exerts a force on a second body, the first body experiences a force that is equal in magnitude and opposite in direction ». ↩

  2. Conception erronée documentée sur la troisième loi — New Zealand Physics Teachers' Resource Bank, Newton's Third Law — « equal and opposite forces cancel » misconception. https://resource-bank.nzip.org.nz/draft-under-construction/mechanics/newtons-third-law-misconception-1/#:~:text=incorrectly%20believe%20that%20forces%20within%20an%20action-reaction%20pair%20can%20cancel — verbatim : « incorrectly believe that forces within an action-reaction pair can cancel ». (Cette erreur est l'un des items historiques du Force Concept Inventory de Hestenes et al., 1992.) ↩

  3. Pourquoi les deux forces d'une paire ne s'annulent pas — Hamm K. (OpenStax / BCcampus), §6.4, exemple de la nageuse qui pousse le mur du bassin. https://pressbooks.bccampus.ca/humanbiomechanics/chapter/4-5-newtons-third-law-of-motion-symmetry-in-forces-2/#:~:text=because%20they%20act%20on%20different%20systems — verbatim : « because they act on different systems ». ↩

  4. L'attraction gravitationnelle est une interaction entre les masses, mutuelle et sans contact — OpenStax / BCcampus, College Physics, §6.5 Newton's Universal Law of Gravitation. https://pressbooks.bccampus.ca/collegephysics/chapter/newtons-universal-law-of-gravitation/#:~:text=Every%20particle%20in%20the%20universe%20attracts%20every%20other%20particle — verbatim : « Every particle in the universe attracts every other particle with a force along a line joining them ». ↩

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