Chapitre 12 : Le principe d’inertie
1. Le principe d’inertie
Q Q ue u e s s e e p pa a ss s se e- -t t -i - il l l lo o rs r sq q u’ u ’u u n n c co o rp r ps s e es st t s so ou um mi is s à à d de eu ux x f fo or rc ce es s q qu ui i s se e c co o mp m pe en ns se en nt t ? ?
Exemple : pierre de curling au repos
Le poids de la pierre est P 190 N (m = 19 kg)
Diagramme objets-actions pour la pierre de curling (au repos) :
Inventaire des forces :
- Le poids P: action de la Terre sur la pierre ;
- La réaction de la piste de glace R: action de la glace sur la pierre, qui la maintient sur la piste.
Ces deux forces P et Rse compensent : elles ont la même direction, la même intensité mais sont de sens opposé.
Exemple : la pierre de curling en mouvement
Diagramme objets-actions pour la pierre de curling (en mouvement) :
Inventaire des forces :
- Le poids P: action de la Terre sur la pierre ;
- La réaction de la piste de glace R: action de la glace sur la pierre, qui la maintient sur la piste ; - La force de frottements f : action de la glace sur la pierre qui ralentit son mouvement ; - La force de frottement de l’air F : action de l’air sur la pierre qui ralentit son mouvement.
Les forces ne se compensent pas, la pierre finit par s’arrêter. Mais si l’es forces de frottement disparaissaient, elle serait animée d’un mouvement rectiligne uniforme.
A RETENIR :
Dans le référentiel terrestre, un corps qui est soumis à des forces qui se compensent est soit au repos soit animé d’un mouvement rectiligne uniforme. Ce phénomène est général et constitue le principe d’inertie.
Définition :
Tout corps persévère dans son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme s’il n’est soumis à aucune action mécanique ou si les actions mécaniques qui s’exercent sur lui se compensent (principe d’inertie).
Air
Pierre Terre
Glace
Glace (frottements)
Pierre Terre
Glace
Glace/Pierre
F =R
100 N
Terre/Pierre
F =P
Glace/Pierre
F =R
Frottements
F = f
100 N
Terre/Pierre
F =P
FAir/Pierre=F
RéRécciipprrooqquuee dduu pprriinncciippee dd’’iinneerrttiiee ::
Si un corps en mouvement n’a pas un mouvement rectiligne et uniforme, dans un référentiel donné, alors les forces qui s’exercent sur lui ne se compensent pas.
A RETENIR :
- Lorsqu’un corps est soumis à des forces qui se compensent, on dit qu’il est pseudo-isolé ; - Lorsqu’un corps n’est soumis à aucune force, on dit qu’il est isolé.
2. Mouvement de chute libre
2.1. Projectile lancé sans vitesse initiale
Le mouvement d’un objet lâché sans vitesse initiale est rectiligne vertical et dirigé vers le centre de la Terre : La valeur de la vitesse augmente tout au long de la chute si on néglige les forces de frottement liées à l’air.
A RETENIR :
Le mouvement d’un corps qui n’est soumis qu’à son poids P est indépendant de sa masse : on dit qu’il est en chute libre.
Remarque : si les forces de frottements ne sont pas négligeables
Alors le système en chute libre est soumis à des forces qui finissent par se compenser il est alors en mouvement rectiligne et uniforme.
2.2. Projectile lancé avec une vitesse initiale
Tout comme s'il est lancé sans vitesse initiale, lors de sa chute, la valeur de la vitesse du système va augmenter, jusqu’à atteindre le sol, si on néglige les forces de frottement liées à l’air.
C C O O M M P P L L É É M M E E N N T T
Si on lance un projectile, avec un angle entre la direction du lancement et l’horizontale, avec une vitesse initiale non nulle, on observe une trajectoire différente suivant les valeurs de la vitesse vet de l’angle de lancement :
→ Si on considère que les forces de frottement et la Poussée d’Archimède sont négligeables alors le projectile n’est soumis qu’à son poids.
À RETENIR :
Le mouvement d’un projectile en chute libre dépend de sa vitesse initiale et de la direction du lancement.
Application : la satellisation
Source : BORDAS, 2nd, collection E.S.P.A.C.E Lycée (2010)
Un satellite est assimilable à un projectile lancé avec une vitesse initiale de direction parallèle à la surface de la Terre.
