Mécanique newtonienne
Première loi de Newton (inertie)
Si la résultante des forces sur un objet est nulle, il reste au repos ou poursuit un mouvement rectiligne uniforme.
Une balle ne change pas spontanément son état de mouvement. Une résultante est nécessaire pour accélérer, ralentir ou changer de direction.
Définition: Grandeurs et modèle
La loi s’énonce dans un référentiel inertiel. L’inertie est la tendance à conserver la vitesse ; plus la masse est grande, plus il est difficile de la modifier.
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Si la résultante des forces sur un objet est nulle, il reste au repos ou poursuit un mouvement rectiligne uniforme.
Exemple: Exemple résolu
Un chariot roule presque uniformément en ligne droite sur une surface peu frottante. Le faible frottement implique une faible résultante horizontale ; il n’est pas nécessaire de le pousser sans cesse pour maintenir sa vitesse.
Solution
Un chariot roule presque uniformément en ligne droite sur une surface peu frottante. Le faible frottement implique une faible résultante horizontale ; il n’est pas nécessaire de le pousser sans cesse pour maintenir sa vitesse.
L’inertie est la tendance à conserver sa vitesse, et non une force qui pousserait l’objet vers l’avant. Lorsqu’un bus freine brusquement, les passagers tendent à poursuivre leur mouvement et basculent ; la ceinture exerce la force qui modifie leur vitesse. Un livre au repos sur une table a une résultante nulle car son poids et la réaction se compensent. Une résultante nulle ne signifie pas l’absence de forces.
Exemple: Forces sur un livre posé
Un livre subit 3 N vers le bas et 3 N vers le haut. Quelle est la résultante ?
Solution
ΣF=3−3=0 N ; le livre reste au repos ou poursuit un mouvement rectiligne uniforme.
La loi d’inertie s’applique dans un référentiel inertiel ; celui lié au sol convient souvent comme approximation dans la vie courante. Dans un véhicule accéléré, les passagers semblent poussés vers l’arrière car leur corps résiste au changement de vitesse. Précisez le référentiel avant de décrire le mouvement.
Vérification rapide
Quelle grandeur ou affirmation est correcte pour ce mouvement ?
Quelle proposition décrit correctement le mouvement étudié ?
Références
- Young, Freedman (2019). University Physics
- Halliday, Resnick, Walker (2014). Fundamentals of Physics