Le Repaire des Sciences
Sciences Physiques et Chimiques

 

 

 

 

    

Peut-on tirer un mobile autoporteur avec une ficelle
        et lui conférer une vitesse constante ?

 

 

La question est légitime, car l’absence de frottements dans ce dispositif conduit à des situations qui ne sont plus celles que nous observons dans la vie de tous les jours.

 

Le principe d’inertie

Etudié dans un référentiel galiléen, un système persévère dans son état de repos ou de mouvement rectiligne et uniforme si les forces qui s’exercent sur lui se compensent. La réciproque est également vraie : si un système persévère dans son état de repos ou de mouvement rectiligne et uniforme, alors il est soumis à des forces qui se compensent.

 

Alors prenons un mobile autoporteur, attachons-lui une ficelle, et tirons-le.

Lors de ce mouvement, le mobile est soumis à son poids et à la réaction normale à la table, qui se compensent toutes les deux ; il est par ailleurs soumis à la tension du fil. En l’absence de frottements, seule la tension du fil s’exerce et n’est pas compensée : la somme des forces n’étant pas nulle, le principe d’inertie appliqué dans le référentiel terrestre supposé galiléen indique que mouvement ne peut pas être rectiligne et uniforme ! Et pourtant, cela semble tout à fait réalisable. Dans le quotidien, nous pouvons tracter des objets à vitesse constante, mais nous ne le faisons pas sur une patinoire : c’est ce qui se passe avec un mobile autoporteur. N’oublions pas que ce sont les frottements avec le sol qui nous permettent, par exemple, de marche. Le mobile autoporteur est en mouvement rectiligne et uniforme – ou au repos – si nous le tirons pas avec la ficelle (poids et réaction de la table se compensent) ; si nous le tirons, nous accélérons son mouvement, qui n’est de fait plus rectiligne et uniforme (il n’est plus uniforme).

 

 

D’autres « énigmes » , pour tester la puissance du principe d’inertie