Définition de la première loi du mouvement de Newton

La première loi du mouvement de Newton stipule que un corps continue de se déplacer à une vitesse constante tant qu'il n'y a pas de force résultante agissant sur le corps.

Puisque la vitesse est un vecteur, la vitesse constante signifie que le corps a la même vitesse et la même direction pendant une période de temps donnée. Cela pourrait signifier que un objet est au repos continue de rester au repos (vitesse constante = 0) ou que un corps se déplaçant à une certaine vitesse continue de se déplacer à la même vitesse constante le long d'une ligne droite. Si le corps change de direction, même si la vitesse est constante, il y a une accélération et les forces sur le corps ne sont pas équilibrées. Par exemple, si vous faites pivoter un objet en cercle à vitesse constante, l'objet accélère toujours car il change de direction de mouvement.

Première loi du mouvement et de l'inertie de Newton

La tendance d'un corps à maintenir son état de mouvement est appelée inertie. Si un bus applique soudainement des pauses, par exemple, les passagers à bord peuvent continuer à avancer et ils entrent en collision avec le siège devant eux. Lorsque le bus applique des freins plus doucement, la force de friction entre les passagers et le siège peut être suffisante pour empêcher les passagers de tomber de leur siège.

Si vous frappez un ballon au sol, il est certain qu'il ne continuera pas à se déplacer indéfiniment à la même vitesse. En effet, sur Terre, la force résultante sur la balle n'est pas nulle. La friction agit entre la balle et le sol, provoquant la décélération de la balle. Une rondelle utilisée au hockey sur glace subit beaucoup moins de friction et continue donc à bouger pendant une période de temps considérablement plus longue. Les engins spatiaux, une fois dans l'espace, subissent également très peu de force. Ils continuent donc à voyager sans presque aucun changement de vitesse. Ils font l'expérience de la gravité lorsqu'ils se rapprochent des planètes ou des étoiles et que leurs chemins se courbent. Les scientifiques utilisent en fait cet effet et, en effectuant des calculs préalables, ils sont capables de planifier soigneusement les trajectoires du vaisseau spatial. Lorsque la trajectoire d'un vaisseau spatial se courbe lorsqu'il se déplace autour d'un objet massif (par exemple une planète), on dit qu'il Lance-pierres autour du corps.

Résistance de l'air et vitesse terminale

Sur Terre, les objets qui tombent peuvent se déplacer à vitesse constante s'ils atteignent vitesse terminale. Cela se produit, par exemple, lorsqu'un objet tombe dans les airs. Au fur et à mesure que l'objet accélère, la résistance de l'air sur le corps augmente, tandis que le poids du corps reste le même. Finalement, la résistance de l'air peut devenir égale au poids de l'objet. Dans ce cas, le poids et la résistance de l'air, ayant maintenant les mêmes tailles et agissant dans des directions opposées, s'annuleraient, rendant la force nette sur l'objet 0. Ensuite, la vitesse de l'objet ne changera plus jusqu'à ce qu'il atteigne le sol. Cette vitesse constante atteinte par l'objet est appelée vitesse terminale.

Exemple de la première loi du mouvement de Newton

Un parachutiste, d'une masse de 65 kg, tombe à vitesse terminale. Trouvez la taille de la résistance de l'air subie par le parachutiste.

Puisque le parachutiste tombe à une vitesse constante, selon la première loi de Newton, les forces sur le parachutiste doivent être équilibrées. Le poids agit vers le bas, et cela a une magnitude de

. La force ascendante doit annuler cela pour que les forces soient équilibrées. Ainsi, la force ascendante aura également une magnitude de 638 N.