Un palet glisse longtemps sur la glace, une voiture s’arrête si on ne l’alimente plus en énergie… Quel lien existe-t-il entre les forces subies par un système et son mouvement ? Le principe d’inertie apporte la réponse.
Objectifs
- Reconnaître des forces qui se compensent
- Énoncer le principe d’inertie et l’utiliser dans les deux sens
- Relier la variation du vecteur vitesse à la somme des forces
- Analyser une chute libre verticale
1. Forces qui se compensent
Le système est modélisé par un point matériel. Les forces qui s’exercent sur lui se compensent si leur somme vectorielle est nulle : ΣF⃗ = 0⃗.
Deux forces
Deux forces se compensent si elles ont la même direction, des sens opposés et la même valeur. C’est le cas du poids P⃗ et de la force exercée par une table R⃗ sur un livre posé dessus.
2. Énoncé du principe d’inertie
Contraposée : Si le vecteur vitesse d’un système varie (en valeur ou en direction), alors les forces qui s’exercent sur lui ne se compensent pas.
3. Variation du vecteur vitesse et somme des forces
Entre deux instants voisins, la variation du vecteur vitesse Δv⃗ = v⃗2 − v⃗1 a la même direction et le même sens que la somme des forces ΣF⃗ qui s’exercent sur le système.
| Somme des forces | Effet sur le mouvement |
|---|---|
| Nulle | vitesse constante (ou immobilité) |
| Dans le sens du mouvement | le système accélère |
| En sens opposé au mouvement | le système ralentit |
| Perpendiculaire au mouvement | la direction de la vitesse change (virage) |
4. La chute libre
Chute libre : Mouvement d’un système soumis uniquement à son poids (les actions de l’air sont négligées).
Une bille lâchée sans vitesse initiale
- Seule force : le poids P⃗, vertical vers le bas. La somme des forces n’est pas nulle.
- D’après la contraposée du principe d’inertie, le vecteur vitesse varie.
- Δv⃗ a le sens de P⃗ : vers le bas. La bille, partie du repos, accélère vers le bas en ligne droite.
Mouvement rectiligne vertical accéléré.
Si la bille est lancée vers le haut, Δv⃗ est toujours orienté vers le bas : elle ralentit en montant, s’arrête, puis accélère en redescendant.
À retenir
- Forces qui se compensent : ΣF⃗ = 0⃗.
- Principe d’inertie : ΣF⃗ = 0⃗ ⟺ immobile ou mouvement rectiligne uniforme (référentiel terrestre).
- Contraposée : si v⃗ varie, les forces ne se compensent pas.
- Δv⃗ a la même direction et le même sens que ΣF⃗.
- Chute libre : seul le poids agit, Δv⃗ est vertical vers le bas.
Et maintenant, à toi !
Vérifie que tu as compris avec les exercices, puis révise avec la fiche.