Le Principe d'inertie

ACTIVITES

A1. Sur le comptoir.

L'inertie est la tendance d'un objet à rester immobile ou à conserver sa vitesse.

Comment ce concept permet-il de comprendre la nature d'un mouvement ?

Document 1 : La tasse vs la pièce. Au comptoir, Gérard demande un café. Gilbert lui envoie une tasse remplie de café, puis lui rend la monnaie. Il les a envoyées de la même façon. La tasse s'arrête, mais la pièce continue son chemin. Comment expliquer ce phénomène ?

Document 2 : La théorie. La phrase de Newton (1643-1727) : " Tout corps demeure 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."

$\bullet$ Faire le bilan des forces qui s'exercent sur la pièce et sur la tasse (point d'application, direction, sens).

$\bullet$ Modéliser ces forces sans souci d'échelle.

$\bullet$ Expliquer le fait que la pièce et la tasse restent sur le comptoir, avant leur mise en mouvement et pendant qu'elles de déplacent. La théorie est-elle vérifiée ?

$\bullet$ Etudier le mouvement de la pièce et de la tasse à l'aide du logiciel d'acquisition "Tracker".

$\bullet$ Caractériser le mouvement de chacune.

$\bullet$ La théorie est-elle vérifiée ?

A2. Mouvement sur un plan incliné.

La variation entre deux instants voisins de la vitesse d'un système en mouvement dépend des actions mécaniques qui agissent sur lui.

Quelle relation lie cette variation aux actions mécaniques ?

$\bullet$ Quelle est la nature du mouvement du rouleau ?

$\bullet$ Dans le tableau de pointage, faire apparaitre les colonnes de la position $\left (x \right)$ et de la vitesse $\left (v_x \right )$.

$\bullet$ Faire apparaitre les vecteurs vitesse en deux positions successives dans les premiers instants du mouvement, et dans les derniers instants.

$\bullet$ En déduire la variation du vecteur vitesse entre deux instants voisins du vecteur vitesse du système.

$\bullet$ La contraposée permet-elle déduire la nature du mouvement ?

$\bullet$ Sur la figure précédente, représenter les actions mécaniques exercées sur le système (sans souci d'échelle).

A3. Chute libre.

$\bullet$ Effectuer le pointage de la vidéo.

$\bullet$ Dans le tableau de pointage, faire apparaitre les colonnes de la position $\left (x \right)$ et de la vitesse $\left (v_x \right )$

$\bullet$ Sur la figure suivante, et en choisissant une échelle adaptée, Faire apparaitre les vecteurs vitesse en deux positions successives dans les premiers instants du mouvement, et dans les derniers instants.

$\bullet$ Quelle est la variation du vecteur vitesse entre deux positions successives ?

$\bullet$ En considérant l'action de l'air négligeable, quelle action mécanique agit sur la balle ? Représenter cette action sur la chronophotographie précédente.

$\bullet$ La variation entre 2 instants voisins du vecteur vitesse d'un système, modélisé par un point matériel, est reliée à l'existence d'actions extérieures modélisées par des forces dont la somme est non nulle. Retrouve-t-on cette relation dans le cadre de la chute libre de la balle ?

EXERCICES P 185 à 199 :

9 ; 10 ; 11 ; 13 ; 16 ; 19 ; 22 ; 24 ; 27 ; 31 ; 35 ; 36

COURS

C1. Le principe d'inertie.

C11. Enoncé.

C12. Somme des forces.

On note la somme des forces : $\color{red}{\Sigma \overrightarrow F}$

Alors, si $\color{red}{\Sigma \overrightarrow F \ = \ \overrightarrow{0}}$, le vecteur vitesse $\color{blue}{\overrightarrow v}$ est nul : $\color{blue}{\overrightarrow v \ = \overrightarrow 0}$ ou est constant (mouvement rectiligne uniforme).

Le gymnaste immoblie en "croix de fer" est immobile : $\color{red}{\Sigma \overrightarrow{F}} \ = \ \color{blue}{ \overrightarrow{P}} \ + \ \color{green}{ \overrightarrow{T_1}} \ + \ \color{green}{ \overrightarrow{T_2}} \ = \ \color{red}{ \overrightarrow{0}}$	La pierre de curling glissant sur la glace a un mouvement rectiligne uniforme : $\color{red}{\Sigma \overrightarrow{F}} \ = \ \color{blue}{ \overrightarrow{R}} \ + \ \color{green}{ \overrightarrow{P}} \ = \ \color{red}{ \overrightarrow{0}}$ $\color{blue}{ \overrightarrow{v}}$ est constant.

C13. Exploitation.

Le principe d'inertie permet de caractériser la nature du mouvement ou de son repos à partir de la somme des forces qui lui sont appliquées.

NB : Le principe d'inertie ne s'applique que dans un référentiel galiléen.

C2. Contraposée du principe d'inertie.

C21. Enoncé.

C22. Somme des forces et vitesse.

Une force modélisant les actions mécaniques appliquées à un système modifie le vecteur vitesse de ce système. NB : modification en direction et/ou en sens et/ou en valeur.

La Lune est soumise à l'attraction de la Terre. Elle est en rotation autour de celle-ci. La vitesse (vecteur-vitesse) est modifiée tout au long de son trajet

C23. Variation de vitesse et force.

Selon l'orientation de la force exercée sur le système, le vecteur vitesse est modifié (direction, sens, valeur).

C3. Chute verticale.

C31. Chute libre verticale.

En l'absence de frottements, un système en chute libre est uniquement soumis à son poids $\overrightarrow P$. Dans ce cas particulier, la somme des forces appliquées n'est pas nulle : $\Sigma F \ = \ \overrightarrow P \ \neq0$

C32. Chute verticale en présence de frottements.

Lors de la chute dans un fluide (ex. air), le système peut être soumis à des frottements $\overrightarrow f$ de la part du fluide. Les frottements sont opposés au mouvement (opposés à la vitesse). Les frottements sont opposés au mouvement (opposés à la vitesse). Dès que leur valeur atteint celle du poids, les forces se compensent : $\Sigma F \ = \ \overrightarrow P \ + \ \overrightarrow f \ = \ \overrightarrow 0$ Le système est alors en mouvement rectiligne uniforme.