Thème 2 : Mouvement et interactions | Physique-Chimie | Seconde générale et technologique
Dernière mise à jour : 22 juin 2026, 17:00
Objectifs du chapitre :
Reconnaître des forces qui se compensent (somme nulle)
Énoncer le principe d'inertie et l'utiliser dans les deux sens
Relier la compensation des forces au mouvement (repos ou MRU)
Interpréter une variation du vecteur vitesse (valeur et/ou direction)
Situation d'introduction
Un palet de hockey lancé sur la glace glisse longtemps en ligne droite, presque sans ralentir. Une voiture, dès qu'on relâche l'accélérateur, finit par s'arrêter. Pourquoi ces différences ? Le principe d'inertie relie le mouvement d'un objet aux forces qui s'exercent sur lui.
1. Forces qui se compensent
Définition
Les forces qui s'exercent sur un système se compensent lorsque leur somme est nulle. Pour deux forces, cela signifie : même droite d'action, même valeur, sens opposés.
Méthode — faire le bilan des forces
Définir le système étudié (l'objet) et le référentiel (souvent terrestre).
Lister les actions qui s'exercent sur lui : poids (toujours), réaction du support, tension d'un fil, frottements, action motrice…
Représenter chaque force par un vecteur sur un schéma.
Conclure : les forces se compensent-elles (somme nulle) ou non ?
Mini-exercice 1. Un lustre est suspendu, immobile, au bout d'un fil. Quelles sont les deux forces qui s'exercent sur lui ? Se compensent-elles ?
Le poids \(\vec P\) (vers le bas) et la tension du fil \(\vec T\) (vers le haut). L'objet étant immobile, elles se compensent : même valeur, sens opposés.
2. Le principe d'inertie
Principe d'inertie
Dans un référentiel terrestre, si les forces qui s'exercent sur un système se compensent (ou s'il n'y en a aucune), alors ce système est soit au repos, soit en mouvement rectiligne uniforme — et réciproquement.
Méthode — utiliser le principe d'inertie
Si on connaît les forces : elles se compensent → on en déduit repos ou MRU. Elles ne se compensent pas → le vecteur vitesse varie.
Si on connaît le mouvement : repos ou MRU → les forces se compensent. Vitesse qui change (valeur ou direction) → les forces ne se compensent pas.
Exemple. Un livre immobile sur une table : poids et réaction du support se compensent. Un palet qui glisse à vitesse constante sur la glace (frottements négligés) : forces compensées → mouvement rectiligne uniforme. Un parachutiste à vitesse limite constante : poids et frottements de l'air se compensent → MRU.
Mini-exercice 2. Une caisse est immobile sur le sol. Que peut-on dire des forces qui s'exercent sur elle ?
Elles se compensent (le système est au repos) : poids vers le bas, réaction du sol vers le haut, de même valeur.
3. Quand les forces ne se compensent pas
Propriété
Si les forces ne se compensent pas, le vecteur vitesse varie : la valeur de la vitesse change (accélération ou ralentissement) et/ou la direction change.
Exemple. Une voiture qui démarre (force motrice > frottements → vitesse augmente) ; au freinage (frottements l'emportent → vitesse diminue). Un satellite en orbite circulaire à vitesse constante : sa direction change sans cesse, donc le vecteur vitesse varie aussi.
Erreurs fréquentes
❌ Croire que « forces compensées » signifie « objet immobile » → ✅ il peut aussi être en mouvement rectiligne uniforme.
❌ Croire qu'un mouvement circulaire uniforme a des forces compensées → ✅ la direction change → forces non compensées.
❌ Penser qu'un objet qui avance « contient » une force → ✅ une force est une action exercée par un autre corps, pas une propriété de l'objet.
Mini-exercice 3. Une bille tombe et accélère. Les forces se compensent-elles ?
Non : la vitesse augmente, donc les forces ne se compensent pas (le poids n'est pas compensé pendant la chute).
Mini-exercice 4. Une nacelle de manège tourne à vitesse (valeur) constante. Les forces se compensent-elles ?
Non : la direction de la vitesse change en permanence → le vecteur vitesse varie → forces non compensées.
4. Applications
Autour de nous.
Sécurité routière : la ceinture et l'appui-tête s'opposent à l'inertie du corps lors d'un freinage brutal — sans force, le passager continuerait tout droit.
Aviation et croisière : un avion en vol horizontal à vitesse constante a ses quatre forces (poids, portance, poussée, traînée) compensées deux à deux.
Parachutisme : à la vitesse limite, poids et frottements de l'air se compensent → chute à vitesse constante (MRU).
Espace : une sonde loin de tout astre, sans force, poursuit indéfiniment un mouvement rectiligne uniforme.
À retenir
Forces compensées (somme nulle) ⟺ repos ou mouvement rectiligne uniforme.
Forces non compensées ⟺ le vecteur vitesse varie (valeur et/ou direction).
Un mouvement circulaire uniforme correspond à des forces non compensées.