Mécanique
Appliquer le Principe d'Inertie
Méthode d'application de la première loi de Newton (principe d'inertie) pour analyser les situations d'équilibre et de mouvement rectiligne uniforme.
Introduction
Le principe d'inertie (1ère loi de Newton) stipule que dans un référentiel galiléen, un objet isolé ou pseudo-isolé (résultante des forces nulle) reste au repos ou en mouvement rectiligne uniforme. C'est le point de départ de toute analyse mécanique : avant d'appliquer le PFD, il faut vérifier si le système est en équilibre ou non. Cette fiche détaille la méthode d'application.
Contenu détaillé
1. Énoncé et conditions d'application
- •Première loi : si ΣF = 0 alors v = constante (repos ou MRU)
- •Réciproque : si le mouvement est rectiligne uniforme alors ΣF = 0
- •Condition : référentiel galiléen (terrestre pour les durées courtes)
- •Attention : v = constante inclut v = 0 (repos, cas particulier du MRU)
2. Méthode de résolution d'un problème d'équilibre
- •1. Définir le système et le référentiel (galiléen !)
- •2. Faire le bilan exhaustif des forces extérieures
- •3. Constater que le système est en équilibre (immobile ou MRU)
- •4. Écrire ΣF = 0 et projeter sur les axes pour trouver les inconnues
3. Applications classiques au Bac
- •Objet posé sur un plan incliné en équilibre : P + N + f = 0
- •Objet suspendu à deux fils : P + T₁ + T₂ = 0
- •Chute libre avec frottements à vitesse terminale : P + f = 0 → v_lim = mg/k
- •Satellite en orbite circulaire : attention, a ≠ 0 (MCU), le principe d'inertie NE s'applique PAS
Étapes clés
Étape 1 : Constat
Vérifier que le système est au repos ou en MRU (a = 0)
Étape 2 : Forces
Dresser le bilan complet des forces avec un schéma
Étape 3 : Projection
Écrire ΣFx = 0 et ΣFy = 0 sur les axes choisis
Étape 4 : Résolution
Résoudre le système pour trouver les forces ou angles inconnus
Vocabulaire
Système isolé : Système ne subissant aucune force extérieure
Système pseudo-isolé : Système dont la résultante des forces extérieures est nulle
Équilibre : État d'un système au repos avec ΣF = 0 (équilibre statique)
Inertie : Propriété de la matière à résister aux changements de mouvement (liée à la masse)
Sujets type Bac
- 1Déterminer la tension des fils dans un système de suspension à l'équilibre
- 2Calculer l'angle d'inclinaison pour lequel un objet reste en équilibre sur un plan
- 3Montrer qu'un objet en chute atteint une vitesse terminale et la calculer
