Déterminer si les forces qui s'exercent sur un corps se compensent, à partir du mouvement
La description du mouvement d'un corps permet de déterminer si les forces qu'il subit se compensent.
Une voiture est en mouvement sur une route rectiligne et sa vitesse augmente. Les forces qui s'exercent sur la voiture se compensent-elles ?
Décrire le mouvement du corps
On décrit le mouvement du corps en précisant le référentiel.
La voiture est en mouvement rectiligne et accéléré dans le référentiel terrestre.
Rappeler le principe d'inertie
On rappelle le principe d'inertie.
D'après le principe d'inertie, dans les référentiels terrestre, géocentrique et héliocentrique, tout corps persévère dans son état de repos ou de mouvement rectiligne et uniforme si les forces qui s'exercent sur lui se compensent, ou en l'absence de forces.
Conclure
Dans les référentiels terrestre, géocentrique et héliocentrique :
- Si le corps est au repos ou animé d'un mouvement rectiligne et uniforme, soit il n'est soumis à aucune force, soit les forces qu'il subit se compensent.
- Si le corps animé d'un mouvement n'est pas à la fois rectiligne et uniforme, les forces qu'il subit ne se compensent pas.
La voiture étant en mouvement rectiligne et accéléré dans le référentiel terrestre, les forces qu'elle subit ne se compensent pas.
Prévoir le mouvement d'un corps à partir du bilan des forces qu'il subit
L'étude des forces que subit un corps et la valeur de sa vitesse initiale permettent de prévoir son mouvement.
Une balle est posée, sans vitesse initiale, sur une table horizontale. Quel va être son mouvement ?
Écrire le bilan des forces que subit le corps
On écrit le bilan des forces que subit le corps.
Lorsqu'elle est posée sur la table, les forces que subit la balle sont :
- Son poids \overrightarrow{P}, exercé par la Terre
- La réaction normale \overrightarrow{R_{N}}, exercée par la table
Représenter le corps et les forces qu'il subit sur un schéma
On représente le corps et les forces qu'il subit sur un schéma.
Parfois, les valeurs des forces sont données et une échelle permet de les représenter. Ici, tout mouvement vertical de la balle étant exclu, la réaction normale a a priori la même valeur que le poids.
Vérifier si les forces se compensent
On vérifie si les forces qui s'exercent sur le corps se compensent.
Le poids \overrightarrow{P} et la réaction normale \overrightarrow{R_{N}} ont la même direction, la même valeur et des sens opposés : ces forces se compensent.
Repérer la vitesse initiale du corps
On repère la vitesse initiale du corps.
La vitesse initiale de la balle est nulle.
Rappeler le principe d'inertie
On rappelle le principe d'inertie.
D'après le principe d'inertie, dans les référentiels terrestre, géocentrique et héliocentrique, tout corps persévère dans son état de repos ou de mouvement rectiligne et uniforme si les forces qui s'exercent sur lui se compensent, ou en l'absence de forces.
Conclure
- Si les forces que subit le corps se compensent ou en l'absence de forces, le corps restera soit au repos si sa vitesse initiale est nulle, soit en mouvement rectiligne et uniforme si sa vitesse initiale est non nulle, dans les référentiels terrestre, géocentrique et héliocentrique.
- Si les forces que subit le corps ne se compensent pas, le corps ne sera ni au repos, ni en mouvement rectiligne et uniforme, dans les référentiels terrestre, géocentrique et héliocentrique.
La balle étant soumise à des forces qui se compensent et ayant une vitesse initiale nulle, elle restera au repos dans le référentiel terrestre.