1Rappels du cours

Introduction

Pourquoi un objet immobile reste-t-il immobile, et un objet en mouvement continue-t-il son mouvement, tant que rien ne vient le perturber ? Le principe d'inertie, formule par Newton, repond a cette question fondamentale de la mecanique.

1. Enonce du principe d'inertie

Le principe d'inertie (ou premiere loi de Newton) s'enonce ainsi : dans un referentiel donne, si les forces qui s'exercent sur un objet se compensent (leur somme est nulle), alors :

si l'objet est immobile, il reste immobile ;
si l'objet est en mouvement, il continue son mouvement en ligne droite a vitesse constante (mouvement rectiligne uniforme).

Reciproquement, si un objet est immobile ou anime d'un mouvement rectiligne uniforme, alors les forces qui s'exercent sur lui se compensent.

2. Notion de referentiel

Le mouvement d'un objet ne peut etre decrit que par rapport a un referentiel, c'est-a-dire un objet de reference par rapport auquel on etudie le mouvement. Par exemple, un passager assis dans un train est immobile par rapport au referentiel du train, mais en mouvement par rapport au referentiel de la Terre.

3. Forces qui se compensent

Deux forces (ou plus) se compensent lorsque leur somme vectorielle est nulle. Pour un objet pose sur une table, par exemple, le poids (vertical, vers le bas) et la reaction de la table (verticale, vers le haut) se compensent si l'objet est immobile.

4. Consequence : la notion d'inertie

L'inertie est la tendance naturelle d'un corps a conserver son etat de mouvement (repos ou mouvement rectiligne uniforme) en l'absence de forces non compensees. Plus la masse d'un objet est grande, plus son inertie est importante : il est plus difficile de modifier son mouvement.

5. Exemple d'application

Lorsqu'une voiture freine brutalement, les passagers non attaches par leur ceinture de securite continuent leur mouvement vers l'avant (par inertie), alors que la voiture, elle, ralentit : c'est pourquoi le port de la ceinture de securite est indispensable.

Schema-bilan

Principe d'inertie : dans un referentiel donne, si les forces se compensent -> objet immobile reste immobile, objet en mouvement garde un mouvement rectiligne uniforme -> reciproque vraie -> inertie : tendance a conserver son etat de mouvement, d'autant plus grande que la masse est grande.

3Validation directe — QCM

Chaque question peut avoir une ou plusieurs bonnes réponses. Cochez toutes les propositions qui vous semblent justes. L'ordre des questions et des réponses change à chaque nouvelle tentative.

1. D'apres le principe d'inertie, un objet immobile sur lequel les forces se compensent :

2. Le mouvement d'un objet est toujours decrit par rapport a :

3. Le port de la ceinture de securite en voiture est indispensable car :

4Entraînement

Application du principe d'inertie

Exercice type controle, Tronc Commun

Un livre est pose immobile sur une table horizontale.

Citer les deux forces qui s'exercent sur ce livre.
Que peut-on dire de la somme de ces deux forces, sachant que le livre reste immobile ? Justifier a l'aide du principe d'inertie.
On pousse maintenant le livre horizontalement, puis on cesse de le pousser une fois qu'il glisse sur la table. Le livre finit par s'arreter. Les forces qui s'exercent sur le livre en mouvement sont-elles compensees pendant qu'il ralentit ? Que peut-on en deduire ?
Un palet de hockey glissant sur une patinoire tres lisse (frottements quasiment nuls) continue sur une tres longue distance a vitesse presque constante. Relier cette observation au principe d'inertie.