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Première loi de Newton ou le principe d'inertie

Transcription de la vidéo

dans cette vidéo on continue à s'intéresser à la première loi de newton et on va reprendre en fait les noms c'est original qui à l'époque était écrit en latin de cette loi donc la première à newton nous disait à l'époque tout corps persévère dans l'état de repos ou de mouvements uniforme en ligne droite dans lequel ils se trouvent à moins que à moins que quelque force n'agissent sur lui et de le contraignent à changer d'état alors les notions importantes là dedans c'est l'état de repos le mouvement uniforme en ligne droite et le fait que la force contraignent à changer d'état donc en fait pour reformuler un ce que nous dit bien cette loi c'est que tout objet va continuer dans son état de repos ou dans son mouvement rectiligne uniforme c'est à dire dans son mouvement avec un vecteur vitesse constants à moins qu'il y ait une force non compensés à moins qu'il y ait une résultante des forces non nul qui s'appliquent sur cet objet et l'obligent ainsi et le contraignent ainsi à changer d'état alors il ya une partie qui est assez intuitive en fait dans cet énoncé c'est le point qui concerne l'état de repos par exemple si on imagine un terrain avec de l'herbe et sur cette herbe on a un rocher en rocher quelconque qui est au repos et donc intuitivement on comprend très bien que si on n'applique aucune force spécifique sur ce rocher si on ne sait pas de le pousser par exemple emea ce rocher va rester dans son état de repos il ne veut pas se mettre en mouvement il ne veut pas être accélérées par contre qui un peu moins intuitif en fait c'est le fait de persévérer dans un mouvement rectiligne et en ligne droite c'est à dire un mouvement rectiligne et uniforme alors si je vais juste faire une petite parenthèse pour préciser ce que j'ai oublié de faire au début c'est que les deux personnages qu'on a ici c'est galilée et bien sûr ici newton alors pourquoi j'ai mis ici la photo de galilée en gros parce qu'il a été le premier à découvrir en fait ce principe d'inertie est bon après le crédit est revenu à newton parce qu'il a été capable de le formaliser dans un cadre un peu plus rigoureux qui comprenait également les deux autres lois de newton et on a trop tendance à oublier l'importance de galilée pour la découverte de cette première loi de newton fermons la parenthèse et revenons à l'énoncé de cette première loi de newton donc on a dit un corps dans un état immobile va persévérer dans cet état de repos à moins qu'une force n'agissent sur lui et de le contraignent à changer alors là j'ai précisé qu'il fallait que ce soit une force non compensés ou une résultante des forces non nul pour qu'il y ait un changement d'état on va imaginer la surface d'un lac gelé voilà donc la glace est ici sur lequel on a un bloc de glace un cube par exemple ou un parallélépipède ok donc si je n'applique absolument aucune force et que bien sûr la surface de la glace est parfaitement plate le bloc va rester dans son état de repos par contre si j'applique une force d'un côté par exemple je pousse ce bloc est qu'il ait une deuxième personne qui pousse le bloc de l'autre côté dans la direction dans le sens opposé mais avec la même intensité si ces deux forces appliquées sur le bloc exactement la même intensité mais sont opposés à ce moment là elle ce qu'on pense c'est à dire que leur somme vectorielle fait zéro auquel cas le bloc va rester dans son état de repos parce que ses équivalents à la situation pour laquelle il n'y a aucune force qui s'applique puisque là on a deux forces qui se compensent donc ça c'est exemple c'est je dirais la partie plus ou moins évidentes et intuitive de cette loi de newton c'est à dire que si on a un objet qui est dans un état de repos alors il va rester dans cet état de repos sauf si il y à une force non compensés donc une somme des forces non nul qui s'applique dessus ici sur ce petit exemple on à la somme des forces je représente avec le symbole sigma sommes des forces qui est égal à zéro puisque les deux flèches rouges quand on les additionne ça fait zéro donc le bloc de glace restent immobiles par contre si je rajoute une petite force qui déséquilibre la situer sion par exemple je pousse un peu plus forts de ce côté là à ce moment là la somme des forces ne fait plus 0 donc on a une force non compensées qui agit sur le bloc est donc cette force va contraindre à changer d'état c'est à dire que le bloc va accélérer se déplacer dans la droite par contre comme je le disais la deuxième partie de cette loi est un peu moins intuitif c'est à dire que le fait qu'un objet persévère dans son mouvement uniforme en ligne droite ce qui se traduit en fait par un vecteur vitesse qui est constant dans le temps qui égale un vecteur constants à moins qu'une force nagy sur lui ne le contraigne inchangé d'état par exemple dans le cas du bloc de glace si je lui donne une impulsion avec une certaine force au départ et que j'imagine que le lac gelé et très très grand et bien le bloc va quand même finir par s'arrêter avant d'arriver au bout du lac autre exemple simple on peut penser à une balle de tennis par exemple j'ai eu une balle de tennis je vais l'envoyer en l'air eh ben au bout d'un moment bien sûr elle va s'arrêter et en fait c'est ce qu'on observe systématiquement au quotidien il n'y a aucun objet qui continue dans un mouvement indéfiniment sur terre donc ce qui est peu intuitif c'est que on a l'impression avec notre expérience de tous les jours c'est qu'il faut toujours apporter l'énergie un système pour pouvoir le maintenir en mouvement par exemple il faut toujours apporter de l'essence à une voiture pour que le moteur puisse brûler cette est censée produire de l'énergie qui transforme en mouvement pour entraîner la voiture et donc le génie de ces deux personnages ça a été de comprendre que un objet continuerait effectivement dans son mouvement rectiligne uniforme s'il n'y avait pas de forces non compensés de résultant des forces non nul qui s'appliquait sur les systèmes les objets qu'on a sur terre si l'on reprend l'exemple du bloc de glace ici pourquoi le bloc s'arrête au bout d'un moment si je voulais donner une impulsion initiale assez parce que malgré tout on a un frottement entre le bloc et la surface de la glace qui crée une force qui s'opposent au mouvement qui est dirigé vers la gauche et qui va finir en fait par arrêter ce mouvement puisque cette force et non compensées alors d'où vient cette force de frottement du bloc de glace sur la glace en fait ça vient de la structure microscopique c'est à dire que sur la zone de contact si on joue mme jusqu'à l'échelle micrométrique on va voir de la rugosité on va voir des aspérités qui fait qu'il va y avoir du frottement et si on zoome jusqu'à l'échelle des atomes par exemple ici les molécules d'eau eh bien on va se rendre compte qu'il ya certains principes d'exclusion qui fait qu'on ne peut pas écraser un atom sur un autre donc tout ça contribue à créer cette force cette résultant macroscopique on appelle à force de frottement également on peut penser qu'il va y avoir un petit peu de frottement du allaire qui se trouve autour du bloc de la même façon pour la balle de tennis bat on a des frottements avec toutes les particules de l'air qui vont la ralentir il me pendant qu'elle est en l'air et une fois que cette balle a touché le sol eh ben il va y avoir les forces de frottement dû à la nature du sol que ce soit de l'ère du béton ou quoi que ce soit qui vont effectivement être non compensés et ralentir et même arrêter cette balle définitivement et donc le génie de galié et newton ça a été de trouver que dans un monde sans force de frottement et ben il est possible d'avoir un mouvement qui persévèrent indéfiniment et donc très certainement ce qui a aidé galilée à faire cette découverte c'est qu'il s'intéressait à la mécanique céleste aux planètes et que dans l'espace il n'y a effectivement pas de forces de frottement pour ralentir un objet est donc clairement si on refait l'expérience du lancer de balle dans l'espace dans le vide absolu qu'il n'y a pas de particules d'air ou quoi que ce soit pour le ralentir qu'il n'y a pas de force de gravité alors cette balle va effectivement continuer avec un vecteur vitesse constant donc une norme constante une direction constante et ce pour toujours donc en fait ce que nous dit cette première loi newton c'est qu'on ne peut pas distinguer l'état de repos où l'état de mouvement rectiligne forme c'est à dire l'état avec une vitesse constante géré de signer ici ce petit exemple d'une d'un personnage dans un avion qui se déplace à vitesse constante si on imagine que cet avion n'a pas de fenêtre et qu'il ne fait pas de bruit la personne dans l'avion ne pourra pas distinguer la situation dans lequel l'avion est au sol au repos sans vitesse et la situation de l'avion qui est en mouvement à une vitesse constante c'est à dire un mouvement rectiligne uniforme notre corps n'est sensible qu'à l'accélération donc on ne peut pas distinguer un mouvement écrit ni forme d'un état de repos ces deux situations 6 hilaire