V VIDYALAYA · Soutien scolaire
Physique-Chimie4eMouvement et interactionsExercices + corrigé

Principe d'inertie — Exercices

Observer, raisonner, conclure. Corrigé en fin de fiche.
⏱ ~20 min✎ Calculatrice inutile
1Vrai ou Faux/ 4 pts
Pour chaque affirmation, indique si elle est vraie ou fausse et justifie en une phrase.
  1. Un objet au repos ne subit aucune force.
  2. Un palet qui glisse en ligne droite à $5$ m/s sur une patinoire sans frottement est en MRU.
  3. Si les forces exercées sur un skateboard se compensent, il peut accélérer.
  4. Un objet dont le mouvement se modifie subit des forces qui ne se compensent pas.
2Livre sur une étagère/ 3 pts
Un livre est posé en équilibre sur une étagère horizontale. Il subit son poids $P = 4$ N dirigé vers le bas et la réaction de l'étagère $R$ dirigée vers le haut.
  1. Quel est l'état du mouvement du livre ?
  2. Que peut-on dire des forces $P$ et $R$ d'après le principe d'inertie ?
  3. Quelle est la valeur de $R$ ?
3Bille sur un billard/ 3 pts
Une bille lancée sur un billard ordinaire finit par s'arrêter à cause des frottements. Sur un billard idéal (sans aucun frottement), la même bille lancée à la même vitesse se déplacerait en ligne droite indéfiniment.
  1. Sur le billard ordinaire, les forces sont-elles compensées ? Quelle force explique l'arrêt progressif ?
  2. Sur le billard idéal, quel est l'état du mouvement ? Justifie à l'aide du principe d'inertie.
  3. Un joueur donne un coup de queue à la bille sur le billard idéal. Que peut-on dire des forces à cet instant ?
4Voiture sur autoroute/ 3 pts
Une voiture roule sur une portion d'autoroute rectiligne à $130$ km/h de manière constante.
  1. La voiture est-elle en MRU ? Justifie.
  2. Le conducteur lâche l'accélérateur : la voiture ralentit progressivement. Les forces sont-elles encore compensées ?
  3. La voiture aborde ensuite un virage à vitesse constante. Le mouvement est-il encore un MRU ? Les forces sont-elles compensées ?
5Satellite en orbite/ 3 pts
Un satellite artificiel décrit une orbite circulaire autour de la Terre à vitesse constante. La seule force exercée sur lui est la pesanteur, dirigée vers le centre de la Terre.
  1. La trajectoire du satellite est-elle rectiligne ? Est-il en MRU ?
  2. D'après le principe d'inertie, que peut-on déduire sur les forces exercées sur le satellite ?
  3. La pesanteur est une force unique, non compensée. Est-ce cohérent avec ta réponse précédente ? Explique.
Corrigé détaillé
1Vrai ou Faux
a) \(\text{FAUX.}\) \(\text{Un objet au repos peut subir des forces qui se compensent (ex. : poids compensé par la réaction du sol).}\)
b) \(\text{VRAI.}\) \(\text{Trajectoire rectiligne et vitesse constante : c'est la définition même du MRU.}\)
c) \(\text{FAUX.}\) \(\text{Si les forces se compensent, le mouvement ne change pas : le skateboard ne peut ni accélérer ni ralentir.}\)
d) \(\text{VRAI.}\) \(\text{C'est la réciproque du principe d'inertie : tout changement de mouvement implique des forces non compensées.}\)
2Livre sur une étagère
1. \(\text{Le livre ne se déplace pas.}\) \(\text{État de mouvement : repos.}\)
2. \(\text{Repos} \Rightarrow \text{forces compensées (principe d'inertie).}\) \(P \text{ et } R \text{ se compensent : elles sont égales en valeur et de sens opposés, sur la même droite d'action.}\)
3. \(P = R\) \(R = 4 \text{ N}\)
3Bille sur un billard
1. \(\text{La bille ralentit} \Rightarrow \text{mouvement modifié} \Rightarrow \text{forces non compensées.}\) \(\text{La force de frottement exercée par le tapis n'est pas compensée : elle s'oppose au mouvement et freine la bille.}\)
2. \(\text{Trajectoire rectiligne + vitesse constante} \Rightarrow \text{MRU.}\) \(\text{D'après le principe d'inertie : MRU} \Rightarrow \text{forces compensées (poids compensé par la réaction du billard, aucun frottement horizontal).}\)
3. \(\text{Le coup de queue est une force horizontale non compensée.}\) \(\text{Les forces ne se compensent plus : le mouvement de la bille est modifié (elle accélère dans la direction du coup).}\)
4Voiture sur autoroute
1. \(\text{Trajectoire rectiligne, vitesse constante à } 130 \text{ km/h.}\) \(\text{Oui, la voiture est en MRU. Les forces (moteur, frottements, poids, réaction du sol) se compensent.}\)
2. \(\text{La voiture ralentit} \Rightarrow \text{mouvement modifié} \Rightarrow \text{forces non compensées.}\) \(\text{Non : les frottements et la résistance de l'air ne sont plus compensés par la force du moteur.}\)
3. \(\text{Trajectoire courbe (virage)} \Rightarrow \text{pas rectiligne} \Rightarrow \text{pas un MRU.}\) \(\text{Les forces ne se compensent pas : même à vitesse constante, le changement de direction constitue un changement de mouvement.}\)
5Satellite en orbite
1. \(\text{Trajectoire circulaire} \Rightarrow \text{pas rectiligne.}\) \(\text{Le satellite n'est pas en MRU : la direction de son mouvement change en permanence.}\)
2. \(\text{Mouvement non rectiligne uniforme} \Rightarrow \text{forces non compensées.}\) \(\text{D'après le principe d'inertie, les forces exercées sur le satellite ne se compensent pas.}\)
3. \(\text{La pesanteur est la seule force exercée : elle ne peut donc pas être compensée.}\) \(\text{Oui, c'est cohérent : une force non compensée entraîne un changement de mouvement, ce qui explique que le satellite suit une trajectoire circulaire plutôt que rectiligne.}\)