Bases de la Mécanique Physique
Introduction

Les forces d'inertie permettent d'expliquer les sensations ressenties dans les ascenseurs (en translation accélérée), manèges (en rotation accélérée ou non) ainsi que certains mouvements à plus grande échelle, à la surface de la Terre.

  • Les phases d'accélération et de décélération dans les ascenseurs en translation verticale donnent une sensation de pesanteur accrue (en montée accélérée ou descente décélérée) ou de légèreté (à l'inverse).

    Les trains, bus et autres en marche accélérée produisent des inclinaisons autour d'un point fixe (pour un individu debout, les pieds, entraînant un déséquilibre).

    Elles s'expliquent par les pseudo-forces issues de l'accélération du centre , point de contact avec le sol.

    L'effet de ces forces d'inertie est de s'opposer au déplacement imposé, un effet d'inertie.

Elles peuvent être également à l'origine de mouvements particuliers et de contacts imprévus en cas d'obstacles.

  • La pseudo-force centrifuge permet d'expliquer

    • la forme aplatie aux pôles de la Terre, dû à la rotation du magma terrestre initial et ayant un effet maximal à l'équateur),

    • la différence entre les directions du fil à plomb (pesanteur) et celle de la gravitation...

    Elle est également à l'origine du mouvement d'éjection de la bille dans le rail rectiligne tournant (exemple 2 sur les forces de liaison ) ou l'effet de placage sur le bord extérieur de la centrifugeuse (exemple 1 du même paragraphe).

  • La pseudo-force de Coriolis permet d'expliquer

    • la déviation vers ‘l'est ou l'ouest' selon les conditions initiales,

    • la force de liaison entre les voitures du TGV Nord et les rails, ce qui permet d'expliquer l'usure de ces derniers par frottement (Est sur le trajet Paris-Lille et Ouest sur celui Lille-Paris)... mais également

    les lancers de satellites à partir de l'équateur (pour optimiser la pseudo-force centrifuge) et vers l'ouest pour compenser la déviation de Coriolis.

Les forces d'inertie ont toutes pour origine l'accélération.

  • Le PFD multipliant l'accélération par la masse, chaque contribution à l'accélération totale devient la source d'une force.

Par ailleurs, l'inertie est un effet propre de la masse.

  • Ainsi masse et mouvement (accélération ou force) sont associées dans l'image d'une brouette bien chargée ou non : la déplacer est fortement corrélé à la charge qu'elle contient.

    Si le mouvement est rectiligne uniforme, la déplacer pose peu de problème.

    En cas de charge, tout changement de vitesse ou de direction peut frôler la catastrophe.

Certains des phénomènes observés à la surface de la Terre et décrits ci-dessus trouvent leur origine dans la rotation de la Terre autour de son axe propre (rotation propre).

Par ailleurs son mouvement autour du soleil est globalement décrit par son centre de masse, .

Le choix des référentiels pour décrire les mouvements des planètes ou à la surface de la Terre est fondamental pour une écriture simple des accélérations et forces d'inertie.

Pour leur compréhension.

Hassina ZEGHLACHE, Université Lille1 Paternité - Pas d'Utilisation Commerciale - Partage des Conditions Initiales à l'IdentiqueRéalisé avec Scenari (nouvelle fenêtre)