Activité 1.2.1 : La vitesse vectorielle relative en une dimension
Imagine que tu voyages dans un autobus luxueux et que, sur
une table devant toi, repose une petite bille immobile. La
vitesse de l’autobus est uniforme, c’est-à-dire que l’autobus se
déplace à une vitesse constante et en ligne droite. Subitement,
le conducteur freine. Qu’arrive-t-il à la bille? Évidemment, elle
accélère vers l’avant. Mais pourtant, aucune force nette n’agit
sur la bille à ce moment-ci. La première loi de Newton indique
clairement qu’en l’absence d’une force nette, tout objet au
repos doit maintenir son état de repos. Contradiction, n’est-ce
pas?
Pour expliquer cette contradiction, tu dois te familiariser avec les concepts de système de
référence inertiel et de système de référence non inertiel.
Un système de référence inertiel est un système dans lequel la première loi de Newton, c’est-à-
dire la loi d’inertie, s’applique. Un système immobile ou un système qui se déplace en ligne droite
à une vitesse constante sont des exemples de systèmes de référence inertiels.
Un système de référence non inertiel est un système dans lequel la première loi de Newton ne
s’applique pas. Un système qui subit une accélération est un système de référence non inertiel.
Pour revenir à l’exemple ci-dessus, lorsque l’autobus se déplace en ligne droite et à une vitesse
constante, l’intérieur de l’autobus constitue un système de référence inertiel. Dans ce système de
référence inertiel, la loi d’inertie est valable et la bille demeure immobile tant et aussi longtemps
qu’une force nette n'est pas exercée sur elle.
Au moment où le conducteur de l’autobus applique les freins, l’autobus décélère et, par
conséquent, se transforme en système non inertiel. La loi de l’inertie cesse de s’appliquer à
l’intérieur de l’autobus. Voilà pourquoi la bille accélère même si elle ne subit aucune force nette.