Le principe d'inertie

Dans cette vidéo, un professeur de physique t'explique tout sur le principe d'inertie, un sujet très important du programme de seconde.

Qu'est-ce qu'un principe en physique ?

En physique, un principe est une loi qu'aucune expérience n'a invalidée. On énonce un principe et on considère qu'il est acquis tant qu'aucune expérience n'a prouvé qu'il est faux. Un principe ne se démontre pas.

Qu'est-ce que le principe d'inertie ?

Dans un référentiel galiléen, si un système est en mouvement rectiligne uniforme (MRU) ou s'il est immobile, alors les forces qui s’appliquent sur lui se compensent ou aucune force ne s’applique.

L'inverse est vrai aussi : si les forces qui s’appliquent sur un système se compensent ou qu’aucune force ne s’applique, alors ce même système est en mouvement rectiligne uniforme ou est immobile.

Pour rappel :

Mouvement rectiligne : c'est un mouvement dont la trajectoire est une droite.

Mouvement  uniforme : c'est un mouvement dont la vitesse est constante.

Application du principe d'inertie dans un saut en parachute

Prenons un vecteur unitaire U_z. C'est un vecteur unitaire vers le haut. Considérons comme système l'ensemble parachute + parachutiste. Ce système subit 2 forces : 
 la force de l'air exercée sur la voile vers le haut.
  le poids du système (homme+parachute) vers le bas.

Evolution de la vitesse du système lors de sa chute : 

Sur ce graphique, t indique le temps en abscisse et v indique la vitesse verticale en ordonnée. Au départ du saut, (t=0) la vitesse du système est nulle car l’homme ne tombe pas. Puis, sa vitesse augmente jusqu’à atteindre une vitesse limite v_lim à l'instant t1. À partir de cette date (t>t1), la vitesse est constante et égale à v_lim. Le mouvement est rectiligne uniforme car le parachutiste et sa voile tombent verticalement (ligne droite) et à vitesse constante. En appliquant le principe d’inertie, tu déduis que les forces qui s’appliquent au système se compensent, ce qui s’écrit mathématiquement :

Tu peux ainsi calculer la valeur de la force de l’air :

Pour rappel :

Durant la phase d’accélération (t<t1t), la vitesse n’est pas constante. Selon le principe d’inertie, les forces ne se compensent pas :

En effet, au début du saut, la force de frottement de l’air est faible. Elle augmente progressivement jusqu’à atteindre à t1, la valeur que tu as calculée précédemment lorsqu’elle compense le poids.