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Vidéo de question : Comprendre ce qui se passe si la force résultante est nulle sur un objet Physique

Si la force résultante agissant sur un corps en mouvement disparaît, cela signifie que _ disparaît. [A] son déplacement [B] son vecteur vitesse [C] son accélération [D] sa masse

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Transcription de vidéo

Si la force résultante agissant sur un corps en mouvement disparaît, cela signifie que blanc disparaît. (A) son déplacement, (B) son vecteur vitesse, (C) son accélération, (D) sa masse.

Nous avons donc cette affirmation ici, et notre tâche est de remplir ce blanc avec l’un de ces quatre choix de mots possibles. Nous pouvons voir que c’est une phrase sur un corps en mouvement. Donc, tout objet avec un vecteur vitesse non nul. Supposons que ce cercle représente ici notre objet en mouvement. Puisque l’objet se déplace, nous savons qu’il a un vecteur vitesse non nulle. Et supposons que pour notre schéma, ce vecteur vitesse est dirigé vers la droite. Cette affirmation concerne ce qui se passe si la force résultante agissant sur cet objet disparaît, c’est-à-dire si ce résultat global et cette force sur l’objet, que nous avons appelés 𝐹, sont nuls.

Maintenant, afin de remplir le blanc dans cette affirmation, nous devons rappeler la première loi de mouvement de Newton. Cette loi dit qu’un objet au repos restera au repos et qu’un objet se déplaçant avec un vecteur vitesse constante continuera à se déplacer à ce vecteur vitesse à moins qu’il ne soit soumis à une force non équilibrée. Ce que cette loi signifie, c’est que s’il n’y a pas de force déséquilibrée agissant sur un objet, ou en d’autres termes s’il n’y a aucune force résultante agissant sur celui-ci, alors l’objet ne subit aucun changement de son vecteur vitesse.

Maintenant, dans cette question, nous envisageons un corps en mouvement, et nous avons dessiné cela avec son vecteur vitesse pointant vers la droite. La première loi de Newton sur le mouvement nous dit que si la force résultante agissant sur ce corps en mouvement disparaît, alors ce vecteur vitesse ne changera pas. Donc, cet objet continue à se déplacer avec le même vecteur vitesse vers la droite. Si nous examinons la réponse (B), nous affirmons que le mot manquant dans l’énoncé est vecteur vitesse. Avec ce choix, l’énoncé se lirait comme suit : si la force résultante agissant sur un corps en mouvement disparaît, cela signifie que son vecteur vitesse disparaît. Mais nous savons que cela ne peut pas être vrai parce que l’objet se déplace avec un vecteur vitesse initiale non nul. Et nous avons vu dans la première loi de Newton que son vecteur vitesse ne va pas changer. Cela signifie que nous pouvons alors éliminer la réponse (B).

Considérons maintenant la réponse (A), qui prétend que le mot manquant est déplacement. Avec ce choix, l’affirmation dit que si la force résultante agissant sur un corps en mouvement disparaît, cela signifie que son déplacement disparaît. Rappelons que le vecteur vitesse d’un objet est défini comme le taux de variation du déplacement de cet objet avec le temps. Maintenant, nous avons déjà vu qu’avec aucune force résultante agissant sur celui-ci, l’objet ne subit aucun changement de son vecteur vitesse. Donc, il continue à se déplacer avec un vecteur vitesse constant. Cela signifie que le déplacement de l’objet dans la direction de ce vecteur vitesse doit augmenter continuellement au cours du temps. On peut donc dire que le déplacement de l’objet ne disparaît pas si la force résultante agissant sur celui-ci disparaît. Et par conséquent, nous pouvons éliminer la réponse (A).

La réponse (C) indique que le mot manquant est accélération. Autrement dit, si la force résultante agissant sur un corps en mouvement disparaît, cela signifie que son accélération disparaît. Rappelons que tout comme le vecteur vitesse d’un objet est défini comme le taux de variation du déplacement de l’objet avec le temps, l’accélération de l’objet est définie comme le taux de variation de la vitesse de l’objet avec le temps. Nous pouvons également l’exprimer mathématiquement en disant que l’accélération 𝑎 est égale à la variation du vecteur vitesse Δ𝑣 divisée par la variation de temps Δ𝑡 sur lequel cette variation du vecteur vitesse se produit. Nous avons déjà vu qu’il n’existe aucune force résultante agissant sur celui-ci, un objet ne subit aucun changement de son vecteur vitesse. Autrement dit, dans cette équation pour l’accélération, la valeur de Δ𝑣 est nulle si la force résultante 𝐹 est nulle.

Si la valeur de Δ𝑣 est nulle, c’est-à-dire qu’il n’y a pas de changement du vecteur vitesse de l’objet, alors nous pouvons voir à partir de cette équation que l’accélération 𝑎 doit également être égale à zéro. Bien sûr, cela peut également être vu à partir de cette définition du mot accélération comme le taux de variation du vecteur vitesse avec le temps, car si le vecteur vitesse d’un objet ne change pas, alors le taux de variation de son vecteur vitesse avec le temps doit être nul. Et l’accélération est donc nulle. Nous pouvons donc dire que, à partir de la première loi de Newton, si un objet subit une force résultante nulle, son vecteur vitesse ne changera pas. Et donc l’objet aura une accélération nulle.

Il semble que la réponse (C) soit alors le bon choix. Pour nous en assurer, nous devons également vérifier la réponse (D), qui prétend que le mot manquant est masse. Autrement dit, si la force résultante agissant sur un corps en mouvement disparaît, cela signifie que sa masse disparaît. Nous pouvons remarquer que la première loi de Newton sur le mouvement ne dit rien sur la masse de l’objet. Et qu’il y ait ou non une force résultante agissant sur un objet, cela ne peut pas changer la masse de l’objet. Cet objet aura une certaine masse, que nous pouvons appeler comme 𝑚. Le bon sens nous dit que cette masse ne peut pas simplement disparaître si la force résultante agissant sur l’objet disparaît. Cela signifie que nous pouvons éliminer en toute sécurité la réponse (D).

Il nous reste alors la réponse donnée dans l’option (C). Le mot manquant est accélération. Si la force résultante agissant sur un corps en mouvement disparaît, cela signifie que son accélération disparaît.

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