Voici le corrigé des exercices sur le principe d’inertie. Compare chaque réponse avec la tienne : l’important est la méthode, toujours la même, qui consiste à faire le bilan des forces puis à conclure sur le mouvement.
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La correction détaillée : corrigé sur le principe d’inertie
Correction de l’exercice 1 : Vrai ou faux ?a. Vrai : c’est le principe d’inertie (et sa réciproque).
b. Faux : à vitesse constante, les forces se compensent ; la force motrice est égale aux frottements.
c. Faux : il faut aussi que leurs sens soient opposés.
d. Faux : un objet immobile est soumis à des forces qui se compensent (poids et réaction par exemple).
1. Deux forces : le poids P (vertical, vers le bas) et la réaction de la table R (verticale, vers le haut).
2. m = 400 g = 0,400 kg ; P = 0,400 × 9,8 = 3,92 N ≈ 3,9 N ; R = 3,9 N.
3. Le livre est immobile car P et R ont même direction, sens opposés et même valeur : elles se compensent (principe d’inertie).
1. Le mobile A est en mouvement rectiligne uniforme : positions alignées et équidistantes. Le mobile B a une trajectoire rectiligne mais sa vitesse augmente (écarts de plus en plus grands).
2. Pour A : 2,0 cm en 0,5 s : v = 2,0 ÷ 0,5 = 4,0 cm/s.
3. Pour B : entre les deux premiers points, 1,0 cm en 0,5 s : 2,0 cm/s ; entre les deux derniers, 4,0 cm en 0,5 s : 8,0 cm/s.
4. Sur A les forces se compensent ; sur B elles ne se compensent pas (la vitesse change).
1. 90 ÷ 3,6 = 25 m/s.
2. P = 1 200 × 9,8 = 11 760 N ; R = 11 760 N (les forces verticales se compensent).
3. Vitesse constante en ligne droite : les forces horizontales se compensent, donc la force motrice vaut 800 N.
4. d = v × t = 25 × 120 = 3 000 m.
5. Les frottements (1 000 N) deviennent plus grands que la force motrice (800 N) : les forces ne se compensent plus, la voiture ralentit.
1. 50 ÷ 3,6 ≈ 13,9 m/s.
2. Le passager n’est retenu par aucune force horizontale : par inertie, il conserve sa vitesse (13,9 m/s) alors que la voiture ralentit. Dans le référentiel de la voiture, il est donc projeté vers l’avant.
3. La ceinture exerce une force sur le passager et le ralentit avec la voiture : elle l’empêche de heurter le pare-brise.
1. De 0 à 10 s, la vitesse augmente (de 0 à 44 m/s environ) ; de 10 à 14 s, elle reste constante, à 44 m/s environ.
2. Pendant la première phase, les forces ne se compensent pas (le poids l’emporte sur les frottements). Ensuite, elles se compensent : le mouvement est rectiligne uniforme.
3. P = 80 × 9,8 = 784 N. À vitesse constante, les frottements valent aussi 784 N.
4. d = v × t = 44 × 20 = 880 m.
1. P = 500 × 9,8 = 4 900 N.
2. La vitesse est constante en ligne droite : les forces se compensent, donc T = P = 4 900 N.
3. h = 2,0 × 8,0 = 16 m.
4. Si T > P, les forces ne se compensent plus : la cabine accélère vers le haut.
1. Le poids P = 0,150 × 9,8 = 1,47 N ≈ 1,5 N et la réaction R = 1,5 N, verticale vers le haut.
2. Les deux forces se compensent (frottements négligés) : mouvement rectiligne uniforme, à 0,80 m/s.
3. t = d ÷ v = 4,0 ÷ 0,80 = 5,0 s.
1. 18 ÷ 3,6 = 5,0 m/s.
2. Les forces horizontales se compensent : les frottements valent 25 N.
3. 10 min = 600 s ; d = 5,0 × 600 = 3 000 m.
4. Sans force motrice, les frottements ne sont plus compensés : le cycliste ralentit progressivement jusqu’à s’arrêter.
1. Sans force, le principe d’inertie s’applique : l’outil a un mouvement rectiligne uniforme : trajectoire droite et vitesse constante de 3,0 m/s.
2. 2,0 min = 120 s ; d = 3,0 × 120 = 360 m.
1. Deux forces : le poids de la lampe (vers le bas) et la tension du fil (vers le haut).
2. P = 2,5 × 9,8 = 24,5 N ; la lampe est immobile, donc T = P = 24,5 N.
3. Sans le fil, il ne reste que le poids : les forces ne se compensent plus, la lampe tombe avec une vitesse qui augmente.
1. Vitesse constante : les forces horizontales se compensent, donc les frottements valent 300 N.
2. d = 2,0 × 10 = 20 m.
3. Avec 450 N, la poussée l’emporte sur les frottements : les forces ne se compensent pas, la vitesse augmente.
1. Mouvement rectiligne uniforme : les forces se compensent (force motrice = frottements ; poids = réaction des rails).
2. 180 ÷ 3,6 = 50 m/s.
3. d = 50 × 120 = 6 000 m = 6,0 km.
1. 54 ÷ 3,6 = 15 m/s.
2. L’élève a tort. Le principe d’inertie exige une trajectoire rectiligne et une vitesse constante. Ici la valeur de la vitesse est constante, mais la direction change : la trajectoire est courbe. Les forces ne se compensent donc pas.
Les verres sont immobiles ; par inertie, ils tendent à le rester. Quand la nappe est tirée très vite, la force de frottement qu’elle exerce sur les verres agit pendant un temps très court : elle n’a pas le temps de les mettre en mouvement. Si on tirait lentement, la force agirait plus longtemps et entraînerait les verres.
1. Sur ce plan idéal, la bille continuerait indéfiniment en ligne droite à vitesse constante.
2. L’expérience contredit l’idée qu’il faut une force pour entretenir un mouvement.
3. Dans la réalité, les frottements exercent une force qui ralentit la bille jusqu’à l’arrêt.
1. Entre chaque mesure : 6,0 ÷ 2,0 = 3,0 cm/s à chaque fois : la vitesse est constante.
2. 3,0 cm/s = 0,030 m/s.
3. Le mouvement est rectiligne uniforme : les forces se compensent (le poids est compensé par les forces exercées par le liquide).
a. Se compensent : le skieur est immobile.
b. Ne se compensent pas : la pomme accélère.
c. Ne se compensent pas : la vitesse de la fusée augmente.
d. Se compensent : mouvement rectiligne uniforme.
e. Ne se compensent pas : la trajectoire est courbe, même si la valeur de la vitesse est constante.
1. 72 ÷ 3,6 = 20 m/s.
2. m = 8,0 t = 8 000 kg ; P = 8 000 × 9,8 = 78 400 N ; R = 78 400 N.
3. Les frottements valent 3 200 N, comme la force motrice.
4. 15 min = 900 s ; d = 20 × 900 = 18 000 m = 18 km.
Texte type : Un objet en mouvement conserve sa vitesse tant qu’aucune force ne le ralentit (principe d’inertie). Lors d’un freinage brutal, un passager de 70 kg roulant à 50 km/h (13,9 m/s) continue d’avancer à cette vitesse : sans ceinture, il heurte le pare-brise, même sur un trajet court. Les objets lourds du coffre se comportent de la même façon ; calés, ils sont retenus et ne deviennent pas des projectiles. Lors d’un choc par l’arrière, la voiture est brutalement accélérée vers l’avant, mais la tête, par inertie, reste d’abord en arrière : l’appuie-tête limite ce mouvement et protège les cervicales. Dans les trois cas, une force extérieure (ceinture, calage, appuie-tête) est nécessaire pour modifier le mouvement d’un objet qui tend à le conserver.
Comment progresser après ce corrigé
Pour chaque situation, commence par lister les forces, compare-les deux à deux (direction, sens, valeur), puis conclus avec le principe d’inertie. N’oublie pas de convertir les vitesses en m/s avant de calculer une distance avec d = v × t. Si tu as hésité sur les exercices 14 et 18, retiens que la trajectoire doit être rectiligne en plus de la vitesse constante.