La première loi de Newton

La première loi
de Newton
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CORRIGÉ DES EXERCICES

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PHYSIQUE
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CHAPITRE 4 ❙ LA PREMIÈRE LOI DE NEWTON ❙ EXERCICES 139
4.1 Le concept de force
1. Quelle est l’orientation de la force qui s’exerce sur les objets suivants ?
a) Une balle lancée en l’air ralentit, s’arrête, puis repart en sens inverse.
La balle subit l’action d’une force ayant la même direction que son mouvement, mais de sens
inverse.
b) Une rondelle de hockey glissant sur une patinoire change brusquement d’orientation.
La rondelle subit l’action d’une force ayant une direction autre que celle de son déplacement.
c) Un œuf se casse en deux.
L’œuf subit l’action d’une force qui agit en un point de sa surface, mais pas ailleurs. Il subit alors
une rupture.
2. Une voiture se déplace dans le même sens que l’axe des x. Sa vitesse décroît régulièrement.
a) Laquelle des affirmations suivantes décrit correctement ce mouvement ?
A. L’accélération de la voiture est positive.
B. La force appliquée sur la voiture diminue.
C. La force appliquée sur la voiture augmente.
D. L’accélération de la voiture est négative.
b) Représentez le déplacement de cette voiture sur un axe des x. Ajoutez un vecteur vitesse
et un vecteur accélération.
Exercices
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a
➞
v
x
SECTION 4.1
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140 PARTIE II ❙ LA DYNAMIQUE ❙ EXERCICES
4.2 La loi de l’inertie
1. Si l’on double la masse d’un objet, quel sera l’effet sur son inertie ?
L’inertie de cet objet doublera.
2. Deux livres sont posés sur une table. La masse de l’un est de 0,5 kg, celle de l’autre est de 1,5 kg.
a) Quel est le rapport entre les masses de ces deux livres ?
Un sur trois.
b) Quel est le rapport entre les inerties de ces deux livres ?
Un sur trois.
3. Marilou pousse un panier d’épicerie à vitesse constante dans l’allée d’un supermarché.
a) Comment Aristote expliquerait-il le mouvement de ce panier ?
Selon Aristote, le panier avance à vitesse constante parce que Marilou applique sur lui une force
constante.
b) Comment Galilée expliquerait-il ce mouvement ?
Selon Galilée, le panier avance à vitesse constante parce que la force appliquée sur lui par Marilou
compense exactement les forces de frottement entre les roues et le sol.
c) Tout à coup, les roues avant du panier heurtent un gros contenant de litière pour chats. Selon
la première loi de Newton, que va-t-il se passer ?
Les roues avant s’arrêteront net, mais le reste du panier et son contenu auront tendance
à poursuivre leur mouvement rectiligne uniforme à cause de leur inertie. Les roues arrière
pourraient donc s’élever et décrire une rotation vers l’avant, au risque de renverser le panier
et son contenu.
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SECTION 4.2
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4. Pourquoi appelle-t-on parfois la première loi de Newton la «loi de l’inertie» ?
Parce que cette loi stipule qu’un objet sur lequel aucune force n’agit cherche à conserver son état
de mouvement et que cette tendance vient de son inertie.
5. Si aucune force n’agit sur un objet en mouvement, que pouvez-vous déduire à propos du mouvement
de cet objet ?
Je peux déduire que le mouvement de cet objet est un mouvement rectiligne uniforme.
6. La première loi de Newton stipule qu’aucune force n’est nécessaire pour maintenir un objet en
mouvement. En ce cas, pourquoi doit-on pédaler pour maintenir une vitesse constante à bicyclette ?
Pour annuler l’effet des forces de frottement qui s’exercent sur la bicyclette.
7. Lors d’un impact violent, les passagers d’un véhicule n’ayant pas bouclé leur ceinture risquent d’être
éjectés de la voiture en passant au travers du pare-brise. Pour mieux comprendre ce phénomène,
décrivez les forces horizontales qui s’exercent sur les passagers dans chacun des cas suivants.
a) Les passagers se déplacent en ligne droite et à vitesse constante.
Il n’y a aucune force horizontale qui s’exerce sur eux.
b) Les passagers se déplacent en ligne droite à vitesse croissante (c’est-à-dire avec une accélération
positive).
Il y a une force horizontale qui s’exerce sur eux. Elle vient des sièges et elle les pousse vers l’avant.
c) Les passagers se déplacent en ligne droite à vitesse décroissante (soit avec une accélération négative).
Il y a une force horizontale qui s’exerce sur eux. Elle vient des sièges (et des ceintures de sécurité)
et elle les tire vers l’arrière.
d) Les passagers sont retenus par une ceinture de sécurité et ils se trouvent dans un véhicule qui
s’arrête brusquement.
Ils subissent une force horizontale venant de la ceinture de sécurité qui les tire vers l’arrière.
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