Le principe de l'inertie
Cours · physique-chimie (Tronc Commun Sciences, Maroc), chapitre 11 · Maroc, Tronc Commun Sciences · le début du chapitre, la suite sur Adloun
Pourquoi un palet de hockey lancé sur la glace finit-il par s'arrêter, alors qu'une sonde lancée dans l'espace continue indéfiniment son chemin sans moteur ? La réponse tient en une idée renversante, énoncée par Galilée puis Newton : ce n'est pas le mouvement qui exige une cause, mais son changement. Un corps qui n'est soumis à aucune action, ou à des actions qui se compensent, conserve son mouvement. Ce chapitre établit ce principe fondamental — le principe d'inertie, première loi de Newton — et précise les conditions dans lesquelles il s'applique.
11.1 Corps isolé et corps pseudo-isolé
Dans la nature, aucun corps n'échappe totalement aux actions extérieures (pesanteur, frottements, contacts...). Pour étudier le mouvement, on commence par distinguer deux situations idéales selon les forces qui s'exercent sur le corps.
Un corps (ou système) est dit isolé lorsqu'il n'est soumis à aucune force extérieure. La somme des forces qui s'exercent sur lui est alors nulle :
Un corps réellement isolé est une idéalisation : tout corps subit au moins l'attraction des astres voisins. On ne peut s'en approcher qu'en s'éloignant très loin de toute matière (cas d'un objet perdu dans l'espace intersidéral).
Un corps est dit pseudo-isolé lorsqu'il est soumis à plusieurs forces qui se compensent, c'est-à-dire dont la somme vectorielle est nulle :
Du point de vue du mouvement, un corps pseudo-isolé se comporte exactement comme un corps isolé.
- Un palet glissant sur une table à coussin d'air horizontale : son poids (vertical, vers le bas) est compensé par la réaction du coussin d'air (verticale, vers le haut), et les frottements sont quasi nuls. On a : le palet est pseudo-isolé.
- Un livre posé sur une table horizontale : le poids est compensé par la réaction du support. Le livre est pseudo-isolé (et au repos).
La condition commune au corps isolé et au corps pseudo-isolé est :
C'est cette condition qui interviendra dans l'énoncé du principe d'inertie.
11.2 Mise en évidence expérimentale
On lance un mobile autoporteur sur une table horizontale à coussin d'air : un mince film d'air soulève le mobile et supprime presque totalement les frottements. Un dispositif (table à digitaliser ou éclateur électrique) enregistre les positions du centre du mobile à des intervalles de temps égaux ( constant).
On constate que ces positions sont alignées et équidistantes : entre deux instants successifs, le mobile parcourt toujours la même distance. La trajectoire est donc rectiligne et la vitesse constante.
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