Sciences > Physique > Force >Première loi du mouvement de Newton

Les lois du mouvement de Newton sont trois lois physiques qui, ensemble, ont jeté les bases de la mécanique classique. Dans cet article, nous discuterons de la première loi du mouvement de Newton et du concept d’inertie d’un corps.

Énoncé de la première loi du mouvement de Newton:

Tout corps matériel continue à rester dans son état de repos ou dans son état de mouvement uniforme en ligne droite, à moins qu’une force extérieure déséquilibrée n’agisse sur lui pour modifier son état de mouvement. Cette loi est aussi appelée loi de l’inertie.

Explication : Cette loi a deux parties, la première partie nous donne le concept d’inertie tandis que la deuxième partie nous aide à définir la force. La première partie indique que si un corps est au repos, alors il ne peut pas commencer à se déplacer de lui-même. De même, si le corps est en état de mouvement uniforme en ligne droite, il ne peut pas augmenter ou diminuer sa vitesse ou changer de direction par lui-même. Ainsi, chaque corps est incapable de changer l’état de repos ou l’état de mouvement uniforme le long d’une ligne droite par lui-même ; cette propriété inhérente au corps est appelée inertie d’un corps. L’inertie d’un corps dépend de la masse du corps. Ainsi la masse est une mesure de l’inertie d’un corps.

La deuxième partie de la loi nous aide à définir la force. Dans la première partie, nous avons vu qu’un corps ne peut pas changer son état de mouvement par lui-même mais une certaine quantité physique externe est nécessaire pour le faire. Cette quantité physique externe qui est nécessaire pour changer l’état de mouvement d’un corps est appelée force.

Concept d’inertie d’un corps:

• La tendance du corps à s’opposer au changement d’état de repos ou d’état de mouvement uniforme est appelée inertie du corps.
• Si aucune force déséquilibrée n’agit sur un corps alors le corps au repos reste au repos. Cette inertie est parfois appelée l’inertie de repos.
• Si aucune force déséquilibrée n’agit sur un corps alors le corps en mouvement uniforme le long d’une ligne droite reste en mouvement uniforme le long de la même ligne droite. Cette inertie est parfois appelée inertie de mouvement.
• La tendance d’un corps à continuer à se déplacer avec un mouvement uniforme dans une direction linéaire est appelée inertie de direction.

Exemples d’inertie de repos :

Exemple : Une pièce de monnaie est placée sur une carte lisse qui sert de couvercle à un verre. Lorsque la carte est tirée brusquement dans le sens horizontal, la pièce de monnaie tombe dans le verre. (Inertie de repos)

Explication : Lorsque la carte est tirée horizontalement, elle acquiert un mouvement dû à la force de traction. Mais comme aucune force n’agit sur la pièce de monnaie dans le sens horizontal. La pièce initialement au repos sur la carte en raison de l’inertie reste au repos. Elle se sépare donc de la carte. Maintenant il n’y a plus de support en bas la carte tombe dans le verre sous l’action de la gravité.

Autres exemples d’inertie de repos:

• Un cycliste roulant sur une route plate ne s’immobilise pas immédiatement après avoir arrêté de pédaler.

• En frappant la pièce au fond d’un tas de pièces de carambolage avec un percuteur, cette pièce ne fait que s’éloigner, tandis que le reste du tas reste à sa position initiale.
• Lorsqu’un tapis suspendu est battu avec un bâton, les particules de poussière commencent à en sortir. Lorsqu’un tapis est battu par un bâton, le tapis est mis en mouvement. Mais en raison de l’inertie, les particules de poussière restent au repos. Ainsi, elles se séparent du tapis.
• En secouant ou en donnant des secousses aux branches d’un arbre, les fruits tombent. Lorsque les branches sont secouées dans une direction, les fruits et les feuilles en raison de l’inertie restent à la position initiale en raison de l’inertie de repos. Cela provoque la rupture de la tige et ils tombent.
• Lorsqu’une balle est tirée sur une vitre, un trou se forme dans celle-ci. C’est parce que seule la partie du verre se déplace avec la balle, à l’endroit où la balle frappe le verre. La partie restante, du fait de l’inertie, reste dans sa position. Ainsi, la balle est capable de former un trou dans la fenêtre en verre en raison de l’inertie de la vitre.
• Un magicien arrache une nappe de table de dessous un ensemble complet de vaisselle. Lorsque la nappe est tirée, elle est mise en mouvement, mais la vaisselle, en raison de l’inertie de repos, reste sur la table.
• Lorsque le train local démarre ou s’arrête soudainement, les portes coulissantes de certains compartiments peuvent s’ouvrir ou se fermer.

Exemple d’inertie de mouvement:

Exemple : Lorsqu’un autobus stationnaire commence à se déplacer les passagers dans l’autobus s’inclinent vers l’arrière de la même manière lorsque l’autobus qui se déplace avec une vitesse uniforme s’arrête soudainement les passagers se déplacent vers l’avant. (Inertie du mouvement)

Explication : Lorsque le bus est immobile, les passagers sont également immobiles. Quand le bus commence à bouger la partie du corps (partie inférieure) en contact avec le bus commence à bouger, mais à cause de l’inertie la partie supérieure reste stationnaire et donc il se retrouve incliné en arrière. S’il est debout, il tombera en arrière. Lorsque le bus se déplace avec un mouvement uniforme en ligne droite, les passagers ont le même mouvement. Lorsque le bus s’arrête, la partie du corps (partie inférieure) en contact avec le bus s’arrête, mais en raison de l’inertie, la partie supérieure continue d’avancer et le passager avance. S’il est debout, il tombera en avant.

AutresExemples:

• Lorsqu’un passager saute d’un train en marche, il tombe. En effet, dès que la personne quitte le train en marche, sa vitesse est la même que celle du train. Lorsque ses pieds entrent en contact avec le sol, la partie inférieure de son corps s’immobilise, mais la partie supérieure du corps continue à se déplacer avec sa vitesse initiale. Cela le fait tomber en direction de l’avant. Pour éviter cela, il doit courir dans la direction avant jusqu’à ce que sa vitesse soit réduite à zéro.
• Une balle lancée verticalement vers le haut par une personne dans un train en mouvement revient dans sa main. La raison est que le moment où la balle a été lancée, la balle était en mouvement avec la personne et le train en raison de l’inertie du mouvement. Ainsi, pendant que la balle reste en l’air, la personne et la balle avancent de la même distance. Cela fait que le ballon revient dans sa main à son retour.
• L’athlète court avant de faire un saut en longueur afin d’augmenter sa vitesse, et donc son inertie de mouvement. L’augmentation de l’inertie de mouvement lui permet de sauter sur une plus longue distance.
• Les athlètes (sauteurs en longueur / lanceurs de javelot / lanceurs de poids) ne parviennent souvent pas à s’arrêter avant la ligne de faute en raison de l’inertie de mouvement la partie supérieure du corps de l’athlète continue à se déplacer vers l’avant tandis que la partie inférieure s’arrête. Ainsi, il peut ne pas être en mesure de s’arrêter à la ligne de faute et la franchit.

Exemple d’inertie de direction :

Exemple : Lorsqu’un véhicule prend un virage brusque vers la gauche, la personne assise à l’intérieur du véhicule est poussée vers la droite. (Inertie de direction)

Explication : Lorsqu’un véhicule prend un virage brusque vers la gauche, il change de direction. Alors que la personne assise à l’intérieur a tendance à se déplacer dans la direction initiale en raison de l’inertie. Ainsi, il est poussé vers la droite.

AutresExemples:

• Lorsqu’un bus effectue un virage dans un coin, les passagers doivent s’accrocher à un support pour s’empêcher de balancer. Le bus et le passager sont tous deux en état de mouvement. Lorsque le bus change de direction, les passagers continuent à se déplacer dans la même direction en raison de l’inertie de la direction. Si les passagers ne s’accrochent pas à un support seraient projetés dans cette direction.

Notes:

• Si un corps est au repos, alors la force nette agissant sur le corps est nulle.
• Si un corps se déplace en mouvement uniforme en ligne droite, alors la force nette agissant sur le corps est nulle.
• Si un corps n’est ni au repos ni en mouvement uniforme, alors la force nette agissant sur le corps n’est pas nulle.
• Si un corps change de direction, alors la force nette agissant sur le corps n’est pas nulle.
• Si la force nette agissant sur un corps est nulle, alors le corps doit être au repos ou en mouvement uniforme en ligne droite.
• Si la force nette agissant sur un corps n’est pas nulle, alors le corps n’est ni au repos ni en mouvement uniforme en ligne droite.

Arrêtage d’un véhicule en mouvement:

Si le moteur de la voiture est coupé ou si les freins sont appliqués pour arrêter une voiture, celle-ci ne s’arrête pas immédiatement. Parfois, un conducteur doit appliquer des freins d’urgence. L’intervalle de temps entre la vue de l’obstacle et l’application effective du frein est appelé temps de réponse ou temps de réflexion. La distance parcourue par la voiture pendant cette période s’appelle la distance de réflexion. L’intervalle de temps entre l’application des freins et l’arrêt effectif de la voiture s’appelle le temps de freinage. La distance parcourue par la voiture pendant cette période est appelée distance de freinage. La somme de la distance de réflexion et de la distance de freinage s’appelle la distance d’arrêt. Ainsi, pour éviter un accident, la distance d’arrêt doit être inférieure à la distance de l’obstacle à partir du moment où on le voit.

Vannage des grains:

Par le vannage, les grains se séparent de l’enveloppe. Le vannage est un processus agricole au cours duquel le grain et l’enveloppe sont séparés l’un de l’autre. Le grain a une masse plus importante que l’enveloppe. L’inertie du grain est donc supérieure à celle de l’enveloppe. Une force plus importante est donc nécessaire pour modifier leur trajectoire. Lorsqu’on les laisse tomber d’une hauteur dans un vent léger, elles tombent verticalement en raison de leur inertie supérieure. Les particules d’écorce ont une masse négligeable et une inertie très négligeable. Une petite force est donc nécessaire pour modifier leur trajectoire. Lorsqu’on les laisse tomber d’une hauteur dans un vent léger, elles sont emportées dans la direction du vent sur une certaine distance. Ainsi, l’enveloppe et le grain se séparent.

Les bagages sur le toit du bus sont attachés:

Il est conseillé d’attacher les bagages avec des cordes sur le toit du bus. Lorsqu’un bus se déplace (surtout avec une vitesse élevée) sur la route s’arrête soudainement ou change soudainement de direction, les bagages sur le toit en raison de l’inertie du mouvement et de la direction continuent à rester dans le mouvement ou dans la même direction de mouvement. En conséquence, les bagages peuvent être jetés du toit de l’autobus s’ils ne sont pas attachés avec la corde.

Séchage des chiffons par secouage:

Lorsqu’un chiffon humide est secoué, les particules d’eau commencent à en sortir. Lorsque le tissu est secoué, le tissu est mis en mouvement. Mais en raison de l’inertie, les particules d’eau restent au repos. Elles se séparent donc du tissu humide. Ainsi les chiffons peuvent être séchés rapidement.

Une personne assise dans une voiture essaie de déplacer la voiture en appliquant une force sur ses parois.La voiture bougera-t-elle ?

La première loi de Newton stipule que « Tout corps matériel continue à rester dans son état de repos ou dans son état de mouvement uniforme en ligne droite, à moins qu’une force extérieure déséquilibrée n’agisse sur lui pour changer son état de mouvement. » Ainsi, pour déplacer un corps au repos, il faut une force extérieure non équilibrée. Dans ce cas, la force appliquée par la personne est interne. Par conséquent, la voiture ne bougera pas.

Exemples où une faible inertie est préférée et un exemple où une forte inertie est préférée (recommandée):

Le charpentier travaille avec du bois et des clous. Pour enfoncer des clous dans le bois, une force moindre est nécessaire. Ainsi, une faible inertie du marteau est recommandée. Ainsi, le marteau du charpentier est un exemple de faible inertie. Un forgeron travaille avec du fer et de l’acier. Pour modifier la forme du fer ou de l’acier, une grande force est nécessaire. Il est donc recommandé d’utiliser un marteau à forte inertie. Ainsi le marteau du forgeron est un exemple de forte inertie.

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