Bonjour ,


Ma prof de physique-chimie nous a fait un cours sur l'inertie, et nous a parlé de l'inertie à laquelle est soumise (ça se dit ?) une personne assise dans une voiture : cette voiture roule à une vitesse constante, sur une autoroute trèèèèèèèèèèèèès longue, son mouvement est donc rectiligne uniforme. Donc, d'après ma prof, cette personne est en situation d'inertie ; pourtant, cette personne est soumise à son poids, à la réaction du support (le siège), mais aussi à la poussé du véhicule, qui la pousse constamment ! Les forces ne se compensent donc pas.
Donc, on peut parler d'inertie, ou alors je me fourvoie ( ) dans mon raisonnement ?

Par ailleurs, on avait aussi fait l'expérience qui consiste à verser une goutte de sulfate de cuivre dans une éprouvette graduée qui contient de l'huile ; on observe le mouvement de la goutte, qui est uniforme et rectiligne : il serait donc en inertie. Mais si les forces qui s'exercent sur lui sont seulement la poussée d'Archimède, les frottements de l'huile, et son poids, comment se fait-il qu'elle bouge ? Je ne vois pas où se situe la force initiale, qui met en mouvement la goutte.

Merci d'avance de prêter attention à mes questions

PS : Je suis en seconde, donc je n'ai pas de connaissances très pointues en physique-chimie.

Bonjour,
Votre prof a raison....
Dans tout repère en mouvement rectiligne uniforme comme la voiture , vous ne subissez aucun effort lié à ce mouvement. Vous êtes entrainé dans ce repère par inertie et croire que le siège vous pousse est une illusion "psychologique". Vous ne subirez un effort de la part du siège que lorsque le véhicule accélère pour atteindre sa vitesse constante .
L'image est peut être plus parlante dans un train . S'il est en mouvement uniforme , vous pouvez vous y déplacer comme à l'arrêt( en faisant abstraction des secousses!) . Mieux, imaginez que vous voyagez de nuit sans lumière externe, aucune expèrience de physique ne vous permet de déterminer si vous êtes en mouvement. Un pendule suspendu au plafond sera immobile et vertical. Il ne s'inclinera que si le véhicule freine ou accélère. Une bille laché vers le sol tombera à la verticale etc...

Pour la deuxième expèrience , ne pas confondre l'entrainement d'un objet par inertie dans un repère en mouvement uniforme , dont on vient de parler, et les efforts que peut subir ce corps dans ce repère .
Si on reprend l'exemple du train, vous pouvez courir (accélérer) dans le couloir, être poussé, lancer une balle , ce que dit simplement la physique c'est que les lois dans un repère lié au train en mouvement uniforme seront les mêmes que s'il était à l'arrêt.
Mieux, amener votre goutte de sulfate de cuivre dans ce train: ce que dit simplement la physique c'est que votre goutte tombera de la même manière dans l'éprouvette au laboratoire ou dans le train qui roule.( dans le cas du laboratoire, le repère uniforme à considérer n'est pas lié à la goutte mais c'est bien un repère lié à la terre en première approximation)

Citation : Ttghtg`

Ma prof de physique-chimie nous a fait un cours sur l'inertie, et nous a parlé de l'inertie à laquelle est soumise (ça se dit ?) une personne

Oui ça se dit .

Citation : Ttghtg`

Cette voiture roule à une vitesse constante, sur une autoroute trèèèèèèèèèèèèès longue, son mouvement est donc rectiligne uniforme. Donc, d'après ma prof, cette personne est en situation d'inertie ; pourtant, cette personne est soumise à son poids, à la réaction du support (le siège), mais aussi à la poussé du véhicule, qui la pousse constamment ! Les forces ne se compensent donc pas.
Donc, on peut parler d'inertie, ou alors je me fourvoie ( ) dans mon raisonnement ?

Attention, on peut distinguer deux cas de figure :

Soit on néglige les frottements de l'air et de la route sur la voiture, la voiture n'est alors ralentie par rien et la poussée dont tu parles est inutile pour préserver une vitesse constante ; si elle était présente les forces ne se compenseraient effectivement pas et la voiture serait en phase d'accélération.

Soit on prend en compte les frottements et la poussée dont tu parles doit alors être présente pour les compenser sous peine de voir la voiture ralentir.

Tu fais une erreur de raisonnement en voulant affirmer que les forces ne compensent pas alors que tes données t'indiquent un mouvement rectiligne uniforme. Ce mouvement rectiligne uniforme implique que les forces se compensent, donc si tu trouves le contraire, soit tu imagines des forces en trop soit il t'en manque .

Citation : Ttghtg`

Par ailleurs, on avait aussi fait l'expérience qui consiste à verser une goutte de sulfate de cuivre dans une éprouvette graduée qui contient de l'huile ; on observe le mouvement de la goutte, qui est uniforme et rectiligne : il serait donc en inertie. Mais si les forces qui s'exercent sur lui sont seulement la poussée d'Archimède, les frottements de l'huile, et son poids, comment se fait-il qu'elle bouge ? Je ne vois pas où se situe la force initiale, qui met en mouvement la goutte.

Peut-être que lors de la versée, la goutte acquiert une vitesse ?

Citation : Ttghtg`

Merci d'avance de prêter attention à mes questions

Mais de rien .

Cordialement,

1) Attention, la vitesse n'est pas une force.
Tu parles de poussée du véhicule, certes il se déplace mais c'est parce que le véhicule est soumis à sa force de propulsion.

J'ai jamais vu personne conduire en luttant pour ne pas rentrer dans le pare brise
La poussée si elle existe est soit compensée par les frottements de l'air comme l'a dit GrandFoine, soit trop négligeable pour être prise en compte tout simplement.

2) Tu parles de frottements de l'huile, une fois encore je pense que cette force est négligeable
Où se situe la force initiale ?
Je comprend pas vraiment ta question.

Il y a un court moment ou la goutte est soumise seulement à son poids, c'est lorsque qu'elle tombe dans l'éprouvette. (Les frottements de l'air une fois encore sont trop négligeable pour être pris en compte, puisque c'est sur une distance plus que minime)
Dans l'huile, il y a la poussée d'Archimède et le poids. (frottements de l'huile négligeable)


D'après ce que tu dis, on dirait qu'il y a une petite confusion avec le principe d'inertie :
"Tout corps persiste dans son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme si les force qui s'exercent sur lui se compensent, et réciproquement."
Donc, même s'il y a un mouvement peu importe, si les forcent qui s'exercent sur lui se compensent, il est en inertie.
C'est sur que c'est un peu difficile a comprendre au début, mais l'an prochain si tu prends une orientation scientifique tu devrais étudier le travail des forces et les énergie, ce qui ordonnera un peu tout ça. C'est ce que je fais cette année et je dois dire que tout semble clair

Citation : Ttghtg`

Par ailleurs, on avait aussi fait l'expérience qui consiste à verser une goutte de sulfate de cuivre dans une éprouvette graduée qui contient de l'huile ; on observe le mouvement de la goutte, qui est uniforme et rectiligne : il serait donc en inertie. Mais si les forces qui s'exercent sur lui sont seulement la poussée d'Archimède, les frottements de l'huile, et son poids, comment se fait-il qu'elle bouge ? Je ne vois pas où se situe la force initiale, qui met en mouvement la goutte.

Si la goutte tombe au fond, c'est que son poids est supérieur à la poussée d'Archimède. Posée sur la surface, elle va donc commencer à descendre, et même à accélérer, vu que les forces ne se compensent pas.
Mais c'est là qu'intervient le frottement: il faut savoir que le frottement visqueux est proportionnel à la vitesse. Donc plus la goutte accélère, plus le frottement est important. Il arrive donc un moment où
Archimède + frottement = poids
A ce moment les forces se compensent, la vitesse devient constante.
(C'est comme un parachutiste qui finit par avoir une vitesse de descente constante)
Mais ici, l'huile est tellement visqueuse que la phase pendant laquelle la goutte accélère est tres faible. Tres rapidement la vitesse devient constante.

Tout d'abord, merci à tous de vos réponses ,

@narbucos : J'ai très bien compris l'analogie avec le train, c'est vrai que c'est plus parlant. Par contre, je n'ai pas très bien saisi la partie sur la goutte : je ne comprends pas la formulation et les termes employés :/.


@GrandFoin :

Citation : GrandFoin

Oui ça se dit .

Merci de la précision .

Citation : GrandFoin

la poussée dont tu parles est inutile pour préserver une vitesse constante

Je n'ai pas très bien compris de quelle poussée tu parles, et la vitesse constante de quel système : celui de la voiture ou de la personne à l'intérieur ?



@kentin345OO : J'ai du mal à me souvenir que la vitesse n'est pas une force.

Citation : kentin345OO

Je comprend pas vraiment ta question.

J'ai beaucoup de mal à comprendre mes questions, et encore plus à les exprimer. En fait, oublie cette histoire de force initiale, je sais même pas pourquoi j'ai demandé : ça me paraît étrange maintenant .


@hazdrubal : ton explication est presque parfaitement claire pour moi . Presque car, pourquoi la goutte continue de bouger alors, si toutes les forces se compensent ? Est-ce dû à la vitesse qu'elle acquiert au début de sa chute dans l'huile juste avant que Poussée d'Archimède + frottements = poids ?


Je ne mets donc pas encore ce topic en résolu, puisque je pense qu'il ne l'est pas totalement .

PS : le délai d'expiration de la session est trop court pour faire un commentaire

Citation : Ttghtg`

@hazdrubal : ton explication est presque parfaitement claire pour moi . Presque car, pourquoi la goutte continue de bouger alors, si toutes les forces se compensent ? Est-ce dû à la vitesse qu'elle acquiert au début de sa chute dans l'huile juste avant que Poussée d'Archimède + frottements = poids ?

Oui, c'est ca le principe d'inertie. Dans un langage scolaire, ca donne: "Un objet reste dans son état de mouvement tant qu'aucune force ne l'en empêche"
Donc, s'il n'y a aucune force qui est exercée, ou si les forces se compensent:
- si l'objet était immobile, il restera immobile.
- si l'objet a une certaine vitesse: il conserve cette vitesse (donc la même vitesse en km/h et la même direction)
C'est exactement ce qui se passe quand tu tapes dans un ballon: au moment ou tu tapes, tu lui donnes une certaine vitesse. Mais quand le ballon a quitté ton pied, pourquoi il continue à aller vers l'avant? Il n'y a plus aucune force qui le pousse. Ben justement, aucune force ne l'en empêche, donc il continue vers l'avant a vitesse constante (sauf que dans le cas réel, la résistance de l'air le freine un peu, et la gravitation courbe sa trajectoire vers le sol)
Pareil lorsque tu es en voiture. Tu roules a 50 km/h. La voiture freine: ton corps a tendance à continuer à avancer à 50 km/h, donc tu bascules vers l'avant, et sans la ceinture, tu t'encastres dans le pare-brise
Deuxième exemple: cette fois, la voiture accélère. Toi, ton corps il était à 50 km/h, et il veut conserver cette vitesse. du coup tu sens le siège de la voiture qui te pousse à aller plus vite (donc tu as l'impression de t'enfoncer dans le dossier de ton siège)
Troisième exemple: j'avais dit que tu conservais la même vitesse en km/h ET la même direction. Tu peux le voir lorsque la voiture tourne. Ton corps, il était à 50 km/h en ligne droite et,comme tout a l'heure, il veut conserver cette vitesse (il est têtu ce corps!!): donc ton corps continue tout droit mais la voiture tourne vers la gauche, tu as donc l'impression d'être poussé vers l'extérieur du virage (c'est ce qu'on appelle la force centrifuge). Il faut bien comprendre que tu n'es pas poussé vers l'extérieur, tu veux juste continuer tout droit. Par rapport à la route, tu tends à continuer tout droit, et par rapport à la voiture, tu es déporté vers la portière (c'est des histoires de référentiel, dont tu as certainement entendu parler)

bonjour
@ TtGhtg

suite à votre interrogation sur mon commentaire concernant la goutte, ce que j'ai simplement voulu dire , c'est:
- que le repère du laboratoire où on considère le mouvement de la goutte est liè au laboratoire donc à la terre
- que si vous faites votre expérience dans un train à vitesse constante , le mouvement de la goutte dans un repère lié au train sera le même que celui de la goutte dans le laboratoire
- cela parait trivial mais c'est fondamentalement lié au fait que le repère du train est en mouvement uniforme ( on dit galliléen ) par rapport à la terre
- pour mieux comprendre prenons un contre exemple de repère non galliléen; Imaginez que vous êtes avec votre éprouvette sur un manége qui tourne assez vite. Vous être soumis à la force centrifuge qui va intervenir dans le mouvement de la goutte . Elle va tomber plus vite ( effet de centrifugation)

De façon générale si on étudie un mouvement dans un repère non galliléen, on doit tenir compte de l'accélération de ce repère par rapport à une référence uniforme pour faire le calcul.
Cela peut conduire à des calculs assez compliqués.
Ainsi j'avais dit repère de la terre uniforme en première approche : c'est une approximation trés suffisante pour des mouvements tels que ceux dont on vient de parler.
Mais par exemple pour calculer le mouvement d'une fusée, cette approximation est insuffisante. On doit tenir compte du mouvement de la terre dans l'espace ( sur son orbite et en rotation) qui n'est pas strictement uniforme.

@nabucos : ah d'accord, merci de la précision .


Pour revenir à la voiture (je suis chiant, je sais ), si l'on est en inertie, pourquoi est-ce que l'on ne part pas dans le pare-brise même lorsque l'on freine doucement ? Quand je suis en voiture, j'ai l'impression de ralentir en même temps que la voiture, sans être forcément retenu par la ceinture de sécurité.

Tu n'es pas en lévitation dans ta voiture, tu es assis sur ton siège. Il y a donc des forces de frottements qui entrent en jeu dès que tu tente de te désolidariser de la voiture.

Si tu voyage debout dans un véhicule (ce qui est bien plus dangereux), ces forces de frottements potentielles qui te rendent solidaires du véhicule deviennent moins importante, et tu sens bien plus les variations de vitesse et de trajectoire du véhicule.

Je crois avoir compris maintenant , enfin j'espère. Je trouve que les forces sont assez illogiques, ça me pose pas mal de problèmes :/ .

Merci à tous de vos réponses,

Résolu, mais bientôt de nouvelles questions <o/

bonsoir,

Si vous freinez,même doucement, la voiture n'est plus un repère galliléen et vous devez normalement partir en avant.
Cependant si le freinage est suffisamment doux, les forces de frottement du siége sont suffisantes pour vous maintenir en place. D'ailleurs, même inconsciemment, vos pieds vous bloquent.

Imaginez par contre que votre siège soit à roulette sur des glissières avec trés peu de frottement. Soyez certain que vous finirez dans le pare brise même avec un freinage doux. (d'autant plus doucement que le freinage sera doux, mais dans le pare brise quand même!)

Le freinage n'est d'ailleurs pas la seule situation où la voiture n'est pas un repère galliléen, A chaque virage , elle ne l'est plus par la force centrifuge.
Et vous savez bien que si le conducteur tourne brutalement, vous allez tomber sur votre voisin ou sur la portière selon le virage.

Un dernier exemple classique de repère galliléen ou non: l'ascenseur.
Pour une tour avec un trés grand nombre d'étages, au démarrage ou à l'arrêt ( repère non galliléen), vous vous sentez collé au sol ou soulevé. Par contre en régime de croisière pouvant durer plusieurs dizaines de secondes ( repère galliléen), vous êtes, avec les appareils modernes silencieux plus ou moins incapable de déterminer si l'ascenceur se déplace

Citation : Ttghtg`

Je trouve que les forces sont assez illogiques, ça me pose pas mal de problèmes :/ .

Ce ne sont pas les forces qui sont "illogiques", mais la notion d'accélération qui n'est pas du tout intuitive.
Je me souviens plus si c'est en 1ere ou en 2nde qu'on étudie les lois de Newton, mais celle qui devrait éclaircir ton problème est la deuxième. En effet, elle lie accélération et somme des forces extérieures, à un coefficient près.
Un exemple qui montre que l'accélération n'est pas intuitive est le cas d'un pendule: c'est quand le pendule est au plus haut de sa trajectoire que son accélération est la plus forte (alors que sa vitesse est nulle).