Cours de tleS sur le référentiel galiléen, première loi de Newton – Terminale
Après l’acquisition des lois de la cinématique, ce chapitre donne l’une des lois les plus importantes de la physique : la relation entre les forces et l’accélération.
La bonne application de cette loi nécessite de très grandes précautions, le choix du référentiel, celui du système étudié, l’inventaire des forces. Tout cela est détaillé dans ce chapitre et réclame une lecture attentive. On traite ici le mouvement dans un champ uniforme, on en verra d’autres dans les chapitres suivants.
Définition et exemples
Le référentiel galiléen :
Un référentiel galiléen est un référentiel dans lequel un point matériel isolé, c’est-à-dire soumis à aucune force, possède un mouvement rectiligne uniforme.
Tout référentiel animé par un mouvement de translation (charge segment reliant deux points fixes de ce référentiel garde une direction constante) rectiligne uniforme (chaque point a un mouvement rectiligne uniforme) par rapport à un référentiel galiléen est lui-même galiléen.
Exemples:
Le référentiel héliocentrique dont le centre du Soleil est l’origine et dont les axes sont dirigés vers trois étoiles quasiment fixes forme un référentiel galiléen.
Le référentiel géocentrique dont le centre de la Terre est l’origine et dont les axes parallèles à ceux du référentiel héliocentrique forme un référentiel pratiquement galiléen.
Le référentiel terrestre lié à la Terre est une assez bonne approximation d’un référentiel galiléen, même si certains phénomènes (rotation des cyclones, dérivation des objets en chute libre) prouvent qu’il ne l’est pas.
Un véhicule accélérant sensiblement par rapport au sol terrestre, ou tournant sur lui-même n’est pas galiléen.
III. Première loi de Newton
Si un système mécanique est constitué de deux points matériel, M1 de masse m1 et M2 de masse m2, son centre d’inertie G est défini par la relation vectorielle :
On peut généraliser cette notion à tout système mécanique, formé de points indépendants (comme un essaim d’abeilles), d’un solide (une pierre), de plusieurs objets, déformable ou pas.
Le centre d’inertie G d’un système isolé, soumis à aucune force extérieure, possède un mouvement rectiligne uniforme dans un référentiel galiléen.
On constate que la définition d’un référentiel galiléen et l’énoncé de ce principe sont équivalent.
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