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La force nette sur un objet est nulle. Laquelle des affirmations suivantes concernant l’objet doit être vraie ? (A) La vitesse de l’objet est zéro. (B) La vitesse de l’objet est constante. (C) Une seule force d’une norme supérieure à zéro agit sur l’objet. (D) Des forces multiples de norme supérieure à zéro agissent sur l’objet.
Alors, cette question concerne donc un objet dont la force nette est nulle, en d’autres termes, un objet sans force nette agissant sur lui. On nous donne quatre affirmations possibles sur l’objet, et on nous demande laquelle de ces affirmations doit être vraie.
Pour répondre à cette question, nous pouvons rappeler que la première loi de Newton sur le mouvement nous dit quelque chose d’utile sur les objets sans force nette sur eux. Plus précisément, cette loi dit qu’un objet au repos reste au repos et qu’un objet se déplaçant avec un vecteur vitesse constant continue de se déplacer avec ce même vecteur vitesse à moins qu’il ne soit soumis à une force non compensée. Une force non compensée implique une force nette qui n’est pas nulle.
Donc, la première loi de mouvement de Newton signifie que si la force nette est nulle, alors si l’objet est au repos - donc il commence complètement immobile - alors l’objet reste au repos. Et si l’objet commence à se déplacer avec un vecteur vitesse constant, il continue à se déplacer avec le même vecteur vitesse. En d’autres termes, le vecteur vitesse de l’objet reste constant.
Dans cet esprit, regardons maintenant chacune des affirmations qui nous sont données dans la question.
La première affirmation est que la vitesse de l’objet est nulle. Maintenant, la première loi de Newton sur le mouvement nous dit que pour un objet sans force nette, si la vitesse de l’objet commence à zéro, alors sa vitesse restera nulle. Donc, cette affirmation donnée dans l’option (A) pourrait être vraie. Cependant, la première loi de Newton dit également que l’objet pourrait avoir un vecteur vitesse constant non nul. Et la question nous demande d’identifier quelle affirmation doit être vraie, pas seulement quelle affirmation pourrait être vraie. Si la force nette sur un objet est nulle, alors la vitesse de cet objet peut être nulle, mais ce n’est pas tout le temps le cas. Ainsi, l’affirmation donnée dans l’option (A) n’est pas forcément vraie. Donc, ce n’est pas notre réponse.
Si nous regardons maintenant l’affirmation de l’option (B), nous voyons que la vitesse de l’objet est constante. La première loi de Newton sur le mouvement nous dit que pour un objet avec une force nette nulle, si le vecteur vitesse de l’objet est nul, il reste égale à zéro. Et si le vecteur vitesse de l’objet a une valeur constante non nulle, il conserve cette même valeur constante. Dans les deux cas, la vitesse de l’objet est constante. Dans un cas, cette constante est égale à zéro. Et dans l’autre, cette constante est une valeur non nulle. Dans les deux cas, pour un objet sans force nette, l’énoncé de l’option (B) doit être vrai.
L’énoncé de l’option (C) dit qu’une seule force d’une norme supérieure à zéro agit sur l’objet. Maintenant, si la force nette sur un objet est nulle, cela signifie que quelle que soit la combinaison de forces agissant sur cet objet, il y a force globale résultante nulle. Ainsi, toute force agissant doit s’annuler. Cela signifie que si nous avons un objet comme celui-ci et que cet objet a une force agissant vers la droite, il doit également avoir une force agissant vers la gauche pour que ces deux forces s’annulent.
Un objet qui a une seule force avec une norme supérieure à zéro agissant sur lui ne peut pas avoir une force nette de zéro parce qu’il n’y a rien pour annuler cette force. Ainsi, l’affirmation donnée dans l’option (C) ne peut pas être vraie.
Enfin, nous examinerons l’affirmation donnée dans l’option (D). Autrement dit, plusieurs forces dont la norme est supérieure à zéro agissent sur l’objet. Maintenant, cette affirmation peut certainement être vraie. Par exemple, nous avons vu comment nous pourrions avoir un objet qui a une force agissant vers la droite et une autre force agissant vers la gauche. Si ces deux forces ont exactement la même norme, elles s’annuleront de sorte que la force nette sur l’objet soit nulle.
Cependant, cette affirmation de l’option (D) n’est pas forcément vraie. Une façon d’obtenir une force nette de zéro est d’avoir plusieurs forces qui s’annulent. Mais nous pourrions également obtenir une force nette de zéro en n’ayant aucune force agissant du tout. Ainsi, l’affirmation selon laquelle plusieurs forces doivent agir sur l’objet n’est pas nécessairement vraie. Cela signifie que notre réponse à cette première partie de la question est que l’affirmation concernant l’objet qui doit être vrai est celle donnée dans l’option (B) selon laquelle la vitesse de l’objet est constante.
Regardons maintenant la deuxième partie de la question.
Laquelle des affirmations suivantes concernant l’objet doit être fausse ? (A) La vitesse de l’objet est zéro. (B) La vitesse de l’objet est constante. (C) Une seule force d’une norme supérieure à zéro agit sur l’objet. (D) Des forces multiples de norme supérieure à zéro agissent sur l’objet.
Nous avons donc les quatre mêmes réponses possibles que dans la première partie de la question. Mais cette fois, on nous demande de déterminer quelle affirmation doit être fausse. Nous avons à peu près déjà fait le travail nécessaire pour répondre à cette question.
Nous avons déterminé que pour un objet avec une force nette nulle, la première loi de Newton signifie que la vitesse de l’objet doit rester constante. Cela signifie que l’affirmation de l’option (B) doit être vraie. Cela signifie également que l’affirmation donnée dans l’option (A) pourrait être vraie car cette vitesse constante de l’objet pourrait être une vitesse constante de zéro. Nous avons également vu que si la force nette sur un objet est nulle, cela signifie qu’il n’y a aucune force agissant sur cet objet ou qu’il y a plusieurs forces agissant mais ces forces sont équilibrées de sorte qu’elles s’annulent.
La déclaration de l’option (C) est qu’il existe une seule force agissant sur l’objet. Une seule force est nécessairement déséquilibrée de sorte que la force nette ne peut pas être nulle. Donc, cette affirmation ne peut pas être vraie. De plus, l’énoncé de l’option (D) est que de multiples forces de norme supérieure à zéro agissent sur l’objet. Maintenant, cela pourrait être le cas parce que si nous avons plusieurs forces, ces forces pourraient être équilibrées de sorte que la force nette soit nulle. Ainsi, l’affirmation de l’option (D) pourrait être vraie.
Dans l’ensemble, la seule affirmation qui ne peut être vraie est celle donnée dans l’option (C). Donc, notre réponse à cette deuxième partie de la question est que si la force nette sur un objet est nulle, alors l’énoncé à propos de cet objet qui doit être faux est celui donné dans l’option (C) indiquant qu’une seule force d’une norme supérieure à zéro agit sur l’objet.
