📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
1. Définition du principe d'inertie : Un corps est en équilibre (au repos ou en mouvement rectiligne uniforme) si et seulement si la somme vectorielle des forces extérieures qui s'exercent sur lui est nulle.
2. Condition mathématique : $$\sum \vec{F}_{ext} = \vec{0}$$
3. Les deux états d'équilibre :
- Le repos : Le vecteur vitesse est nul ($\vec{v} = \vec{0}$). Le corps ne bouge pas.
- Le mouvement rectiligne uniforme (MRU) : Le vecteur vitesse est constant en direction, sens et norme ($\vec{v} = \text{constante}$). La trajectoire est une droite.
4. Représentation des forces : Pour appliquer le principe, il faut d'abord identifier les forces (Poids $\vec{P}$, Réaction $\vec{R}$, Tension $\vec{T}$, Frottement $\vec{f}$) et les représenter par des vecteurs.
Méthodes à maîtriser
1. Application de la condition d'équilibre :
- Écrire la relation vectorielle : $\vec{F}_1 + \vec{F}_2 + ... = \vec{0}$.
- Choisir un repère $(O, \vec{i}, \vec{j})$.
- Projeter la relation sur les axes $(Ox)$ et $(Oy)$ pour transformer les vecteurs en nombres (scalaires).
- Sur $(Ox)$ : $\sum F_x = 0$
- Sur $(Oy)$ : $\sum F_y = 0$
2. Calcul d'une intensité de force : Utiliser les projections pour isoler l'inconnue et calculer sa valeur.
Exemples corrigés
Exemple : Un solide de masse $m$ est posé sur un plan horizontal sans frottement. Quelles sont les forces qui s'exercent sur lui et quelle est la valeur de la réaction $\vec{R}$ du support ?
Corrigé :
- Identification des forces : Le solide est soumis au poids $\vec{P}$ (vertical, vers le bas) et à la réaction $\vec{R}$ (verticale, vers le haut).
- Condition d'équilibre : $\vec{P} + \vec{R} = \vec{0}$.
- Projection sur l'axe vertical $(Oy)$ : $-P + R = 0 \implies R = P$
- Résultat : $R = m \times g$.
Erreurs fréquentes
- Confondre somme des modules et somme des vecteurs : Dire que $P + R = 0$ est faux car les modules sont toujours positifs. Il faut écrire $\vec{P} + \vec{R} = \vec{0}$ ou $-P + R = 0$.
- Oublier la direction du mouvement : En MRU, le mouvement doit être une droite. Si le mouvement est circulaire, le principe d'inertie ne s'applique pas (car il y a une accélération).
- Erreur de signe lors de la projection : Bien vérifier le sens des forces par rapport aux axes choisis.