Première loi de Newton

Première loi de Newton : définition

La première loi de Newton sur le mouvement stipule qu'un corps reste au repos ou continue à se déplacer à une vitesse constante à moins d'être soumis à uneforce déséquilibrée.La première partie semble logique puisque les objets au repos ne se mettent généralement pas à bouger. Cependant, la deuxième partie semble contredire nos expériences quotidiennes.

Lorsqu'on lance une balle, elle ne continue pas à se déplacer indéfiniment. Elle finit par s'arrêter. Pour qu'une voiture se déplace, pour que la balle s'arrête ou pour qu'un avion reste en l'air, une force constante doit être appliquée. Pour comprendre la première loi du mouvement de Newton, tu dois comprendre les forces qui agissent sur un corps en mouvement.

Première loi de Newton : exemples

Voici quelques exemples de la première loi de Newton en vigueur :

1. Lorsqu'une voiture s'arrête soudainement, les passagers continuent d'avancer. C'est parce que leurs corps, en mouvement lorsque la voiture roulait, veulent rester en mouvement en raison de l' inertie.

2. Lorsque tu es debout dans un bus, tu as tendance à te pencher ou à tomber en arrière lorsque le bus commence à avancer. C'est parce que ton corps était au repos et qu'il veut rester au repos en raison de l'inertie.

3. Un livre posé sur une table restera au repos à moins qu'une force extérieure, comme une poussée ou le vent, ne le fasse bouger.

Première loi de Newton : formule

La première loi de Newton n'a pas de formule au sens traditionnel du terme, car il s'agit d'un énoncé qualitatif plutôt que quantitatif. Cependant, elle jette les bases de la deuxième loi. Si la force extérieure nette (F) sur un objet est nulle, alors son accélération (a) est également nulle. Cela peut s'exprimer comme suit:

\[\text{If}\, F=0, \text{then}\, a=0\].

La première loi de Newton dans la vie de tous les jours

Dans la vie de tous les jours, nous (et d'autres objets) subissons des forces de résistance, qu'il s'agisse de la gravité, de la friction, etc. Ce sont ces forces qui nous ralentissent et nous obligent à appliquer une force constante pour continuer à avancer.

Pense à quelque chose comme une patinoire, qui est une surface avec très peu de friction. Si tu pousses une rondelle de hockey, elle glissera beaucoup plus loin que sur une table (où il y a plus de friction). Cependant, il y a toujours une certaine friction dans son interaction avec la glace, et elle finit donc par s'arrêter. Selon la première loi de Newton, si tu pousses cette même rondelle de hockey sur une surface totalement exempte de fiction, elle conservera la vitesse exacte qu'elle avait lorsqu'elle a quitté la crosse, et elle continuera à glisser pour toujours, à moins que d'autres forces n'agissent sur elle.

Inertie

L'inertie est une quantité qui se rapporte à la volonté des objets de changer l'état de leur mouvement.

Fig. 2 L'inertie est la tendance d'un objet à conserver son état actuel - au repos ou en mouvement - à moins d'être soumis à une force extérieure.

Un objet aura une inertie proportionnelle à sa masse, mesurée en kilogrammes. Cela signifie que plus la masse d'un objet est importante, plus son inertie est grande. Ainsi, la masse est la mesure quantitative de l'inertie d'un objet, qu'il soit au repos ou en mouvement.

La première loi de Newton peut donc se résumer à la loi de l'inertie. En l'absence d'une force nette, un objet restera dans son état de mouvement, qu'il soit au repos ou qu'il se déplace à vitesse constante. La somme des multiples forces agissant sur un objet s'appelle la force nette. Si la force nette est nulle, il n'y aura pas d'accélération. Cela peut être modélisé mathématiquement par \(F = 0\).

Nous ne traiterons que des systèmes de coordonnées qui n'accélèrent pas. Ils sont appelés référentiels inertiels. Ils sont soit au repos, soit en mouvement à vitesse constante (référentiels d'accélération). Un bon exemple d'inertie à l'œuvre est celui des passagers qui tombent vers l'avant lorsqu'un bus en mouvement rapide s'arrête soudainement.

Quelle est l'importance de la première loi de Newton ?

Comme nous l'avons vu précédemment, la première loi de Newton peut être considérée comme la loi de l'inertie. C'est très important - c'est ce qui maintient l'univers ensemble. Si l'inertie était désactivée, tout s'écroulerait.

Rappelle-toi que la force nette est l'addition de toutes les forces qui agissent sur un objet. Toutes les forces considérées ici existent sur la Terre. Il en va tout autrement dans l'espace. Comme il n'y a pratiquement aucune autre force qui agit sur les corps dans l'espace, ils continuent à se déplacer et pourraient le faire indéfiniment. La première loi de Newton nous permet donc de comprendre les mouvements des corps dans l'espace.

Cette même loi nous permet de développer des voitures en sachant quelle force il faudra pour faire avancer la voiture et quelle force il faudra pour l'arrêter. Plus la voiture est lourde, plus elle nécessitera de force. Ce n'est pas seulement le cas des voitures, mais aussi des bateaux, des bicyclettes, des machines, des fusées, etc.