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Physique-Chimie · Tronc Commun — Technologique

Le principe d’inertie

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

Le principe d'inertie s'énonce ainsi : « Dans un référentiel galiléen, si la somme des forces extérieures appliquées à un solide est nulle ($\sum \vec{F} = \vec{0}$), alors le centre d'inertie $G$ du solide est soit au repos, soit en mouvement rectiligne uniforme. » La réciproque est également vraie : si un solide est au repos ou en mouvement rectiligne uniforme dans un référentiel galiléen, alors la somme des forces exercées sur lui est nulle.

Méthodes à maîtriser

  1. Choisir le référentiel : Toujours préciser le référentiel (ex: terrestre).
  2. Bilan des forces : Lister toutes les forces appliquées au système.
  3. Somme vectorielle : Écrire $\sum \vec{F} = \vec{0}$.
  4. Projection : Projeter la relation vectorielle sur les axes du repère choisi pour trouver les valeurs inconnues.

Exemples corrigés

Un palet de hockey glisse sur une patinoire sans frottements. Il se déplace en ligne droite à vitesse constante.

  • Bilan des forces : Poids $\vec{P}$ et réaction du support $\vec{R}$.
  • Principe d'inertie : $\vec{P} + \vec{R} = \vec{0}$.
  • Conclusion : $\vec{R} = -\vec{P}$, donc le vecteur réaction compense exactement le poids.

Erreurs fréquentes

  • Oublier de préciser le référentiel.
  • Croire que si la vitesse est nulle, il n'y a aucune force (le poids existe toujours !).
  • Confondre "mouvement rectiligne" et "mouvement rectiligne uniforme" (l'accélération doit être nulle).

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Le principe d’inertie

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Si $\sum \vec{F} = \vec{0}$, le solide est forcément :

❓ Questions fréquentes

Est-ce que le principe d'inertie marche si le solide tourne ?

Non. Le principe d'inertie ne s'applique qu'au mouvement rectiligne uniforme ou au repos. Si le solide tourne, son vecteur vitesse change de direction à chaque instant, ce qui signifie qu'il est soumis à une accélération. Dans ce cas, la somme des forces n'est pas nulle.

💡 À retenir : Le principe d'inertie impose une trajectoire rectiligne et une vitesse constante.

Chno hiya l'far9 bin l'mouvement rectiligne w l'mouvement rectiligne uniforme ?

L'mouvement rectiligne veut dire que l'objet ghadi f khat mosta9im, mais sor3a (vitesse) t9der tkon kat-tzed aw kat-tne9s. L'mouvement rectiligne uniforme, l'objet ghadi f khat mosta9im w sor3a dyalou tabta (constante).

💡 À retenir : Uniforme = vitesse constante.

Kifach n3ref wach l'marji3 galiléen aw la ?

Au niveau du tronc commun, on considère généralement le référentiel terrestre comme un référentiel galiléen pour les mouvements de courte durée. Un référentiel est galiléen si le principe d'inertie y est vérifié.

💡 À retenir : Pour nos exercices, le référentiel terrestre est considéré galiléen.

Est-ce que le poids d'un objet est toujours compensé par une autre force ?

Seulement si l'objet est au repos ou en mouvement rectiligne uniforme. Si l'objet tombe en chute libre, il n'est soumis qu'à son poids, donc la somme des forces n'est pas nulle et il n'est pas en mouvement rectiligne uniforme.

💡 À retenir : La compensation des forces n'est vraie que dans les cas d'équilibre ou de mouvement rectiligne uniforme.

Wach l'objet li 3endo l'inertie kaysseme "jism 9assir" ?

Non, l'inertie est une propriété de tous les corps. On parle de "centre d'inertie" (noté G) pour simplifier l'étude du mouvement d'un solide.

💡 À retenir : L'inertie, c'est la résistance d'un corps à changer son état de mouvement.

Si la somme des forces est nulle, est-ce que l'objet peut s'arrêter s'il était en mouvement ?

Non. S'il est en mouvement rectiligne uniforme et que la somme des forces devient nulle, il continuera son mouvement indéfiniment à la même vitesse. Il ne s'arrête que si une force (comme les frottements) intervient.

💡 À retenir : L'objet garde son état de mouvement.

Est-ce que le principe d'inertie s'applique dans l'espace ?

Oui, le principe d'inertie est une loi universelle. Si un vaisseau spatial coupe ses moteurs loin de toute planète, il continuera en ligne droite à vitesse constante.

💡 À retenir : Le principe d'inertie est vrai partout dans l'univers.

Comment projeter la relation sum vec{F} = vec{0} ?
  1. Choisir un repère orthonormé $(O, \vec{i}, \vec{j})$.
  2. Projeter chaque vecteur force sur l'axe $Ox$ et $Oy$.
  3. Écrire les deux équations scalaires : $\sum F_x = 0$ et $\sum F_y = 0$.

💡 À retenir : La projection transforme une équation vectorielle en équations mathématiques simples.

Est-ce que la force de frottement est toujours opposée au mouvement ?

Oui, la force de frottement s'oppose toujours au sens du mouvement du solide par rapport à la surface de contact.

💡 À retenir : Frottements = force résistante.

Si un objet est en équilibre, est-ce qu'il respecte le principe d'inertie ?

Oui, le repos est un cas particulier du principe d'inertie où la vitesse est nulle.

💡 À retenir : Repos = mouvement rectiligne uniforme avec $v = 0$.

Wach l'objet li 3endo l'inertie kbir kayssehel n7errekou ?

Non, plus l'inertie (li 3ndha 3ala9a m3a l' كتلة) kbira, plus c'est difficile de changer son état de mouvement.

💡 À retenir : L'inertie est liée à la masse du corps.

Pourquoi on dit "centre d'inertie" et pas juste "objet" ?

Parce qu'un objet peut tourner sur lui-même. Pour étudier le mouvement du solide, on suit le point G qui représente la moyenne des positions de toute la masse.

💡 À retenir : Le point G simplifie l'étude du mouvement.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Un bloc de masse $m = 2$ kg est tiré par une corde sur un plan horizontal. Il se déplace à vitesse constante. La tension de la corde fait un angle $\alpha = 30^\circ$ avec l'horizontale. On néglige les frottements. Déterminer la valeur de la tension $T$.

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Exercice 2

Un parachutiste descend verticalement à vitesse constante. Sa masse est de 80 kg. Calculer la valeur de la force de résistance de l'air $F$. (Prendre $g = 9,8$ N/kg).

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Exercice 3

Un solide est en équilibre sur un plan incliné d'un angle $\beta = 20^\circ$. Calculer la force de frottement $f$ sachant que $m = 1$ kg et $g = 9,8$ N/kg.

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