Le principe d'inertie (aussi
appelé première loi de Newton)
établit un lien entre la nature du mouvement d'un système
et les forces auxquelles ce dernier est soumis. Il s'oppose à une idée
reçue issue de l'expérience quotidienne: tout mouvement finis par
cesser. Cette
observation erronée résulte de l'existence presque sytématique de
forces de frottements (solide - solide ou solide - fluide) qui freine
le mouvement et finissent par le stopper.
Enoncé
du principe d'inertie
Un système est
immobile ou en mouvement rectiligne uniforme si les forces qui
s’exercent sur lui se compensent ou s’il n’y a pas de force.
Rappel: un mouvement est dit rectiligne uniforme si la trajectoire est
une droite et que la vitesse reste constante au cours du mouvement.
Remarque: en pratique il est impossible d'obtenir une absence totale de
forces (même dans l'espace intergalactique la gravitation se manifeste)
par conséquent un équilibre ou un mouvement rectiligne uniforme est
toujours lié à des forces qui se compensent.
Conditions
d'équilibre d'un objet
L'énoncé du principe d'inertie inclut les conditions d'équilibre d'un
objet, l'équilibre peut être atteint dans l'une des conditions suivante:
- il est totalement isolé c'est à dire qu'aucune force ne
s'applique sur lui (en pratique cette condition ne peut être respectée
sans approximation)
- s'il est soumis à deux forces qui se compensent c'est à
dire qui ont même direction, même valeur mais des sens opposés.
- s'il est soumis à trois forces qui se compensent
etc
Ces conditions sont les mêmes pour un mouvement rectiligne uniforme
Réciproque
du principe d'inertie
La
réciproque du principe d'inertie est aussi vérifiée : En
l'absence
de forces ou si forces qui s’exercent sur un corps se compensent, alors
le corps est immobile ou en mouvement rectiligne uniforme.
Cette réciproque permet de prévoir la nature du mouvement d'un système
à partir des éventuelles forces qui s'exercent sur lui. Cette
réciproque nous indique qu'il n'est pas possible, sans indication
supplémentaire, de distinguer un équilibre d'un mouvement rectiligne
uniforme.
Corollaire
du principe d'inertie
Si un corps n’est ni immobile ni en
mouvement rectiligne uniforme (sa vitesse et/ou sa direction varient),
alors les forces qui s’exercent sur lui ne se compensent pas.
A
quoi sert le prinicpe d'inertie ?
Le principe d'inertie et sa réciproque peuvent être exploités soit:
- Pour déterminer la nature du mouvement à partir d'un bilan
des forces connues
- Pour détérminer les caractéristiques des forces exercées
sur un système lorsque son mouvement est connu