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Seconde · Physique-chimie · Mouvement et interactions · Chapitre 13

Principe d’inertie

Fiche de cours5 min de lecturePar Robin RinguetMise à jour : octobre 2026

1Des forces qui se compensent

Définition. Deux forces se compensent lorsqu’elles ont la même direction, des sens opposés et la même valeur : F1⃗+F2⃗=0⃗\vv{F_1}+\vv{F_2}=\vv{0}. Sur un schéma à l’échelle, ce sont deux flèches opposées de même longueur.

Définition. Plus généralement, les forces exercées sur un système se compensent lorsque leur résultante (la somme de toutes les forces) est le vecteur nul : ∑F⃗=0⃗\sum\vv{F}=\vv{0}.

2Le principe d’inertie

Théorème — principe d’inertie. Dans le référentiel terrestre (ou, pour un satellite, dans le référentiel géocentrique), les forces exercées sur un système se compensent si et seulement si son vecteur vitesse ne varie pas, c’est-à-dire si le système est immobile ou animé d’un mouvement rectiligne uniforme.

Remarque. Le principe se lit dans les deux sens.

  • Les forces se compensent ⇒\Rightarrow le système est immobile ou en mouvement rectiligne uniforme.
  • Le système est immobile ou en mouvement rectiligne uniforme ⇒\Rightarrow les forces se compensent : c’est ce sens qui permet de calculer une force inconnue.

3La contraposée : variation du vecteur vitesse

Propriété — contraposée. Si le vecteur vitesse varie — sa valeur, sa direction ou son sens change — alors les forces ne se compensent pas. La résultante ∑F⃗\sum\vv{F} a alors la même direction et le même sens que la variation Δv⃗\Delta\vv{v}.

Méthode — construire Δv⃗\Delta\vv{v} en M2\mathrm{M}_2. tracer, à partir d’un même point, les vecteurs v1⃗\vv{v_1} et v3⃗\vv{v_3} ; le vecteur Δv⃗=v3⃗−v1⃗\Delta\vv{v}=\vv{v_3}-\vv{v_1} va de l’extrémité de v1⃗\vv{v_1} à l’extrémité de v3⃗\vv{v_3}. On le reporte ensuite à partir de M2\mathrm{M}_2 : il donne la direction et le sens de la résultante des forces.

Figure 1 — Construction de Δv⃗=v3⃗−v1⃗\Delta\vv{v}=\vv{v_3}-\vv{v_1} : la résultante des forces a la direction et le sens de Δv⃗\Delta\vv{v}.

Remarque. Dans un mouvement circulaire uniforme, la valeur de la vitesse ne change pas mais sa direction tourne : le vecteur vitesse varie, donc les forces ne se compensent pas.

4La chute libre

Définition. Un système est en chute libre lorsqu’il n’est soumis qu’à son poids : P=m×gP=m\times g, avec mm en kg{\mathrm{kg}}, g=9,8 N⋅kg−1g={9{,}8\,\mathrm{N}{\cdot}\mathrm{kg}^{-1}} sur Terre et PP en N{\mathrm{N}}. On néglige alors les frottements de l’air.

Propriété. Lâché sans vitesse initiale, un corps en chute libre tombe verticalement, d’un mouvement rectiligne accéléré : les forces ne se compensent pas, et Δv⃗\Delta\vv{v} est vertical, dirigé vers le bas, comme le poids.

Remarque. Dans le vide, tous les corps tombent de la même façon, quelle que soit leur masse : une plume et une bille lâchées ensemble arrivent en même temps.

FormulaireLe formulaire du chapitre
  • ∑F⃗=0⃗\sum\vv{F}=\vv{0} ⟺\Longleftrightarrow le vecteur vitesse ne varie pas ⟺\Longleftrightarrow le système est immobile ou en mouvement rectiligne uniforme.
  • Le vecteur vitesse varie ⟺\Longleftrightarrow ∑F⃗≠0⃗\sum\vv{F}\neq\vv{0}, de même direction et de même sens que Δv⃗\Delta\vv{v}.
  • Δv⃗=v3⃗−v1⃗\Delta\vv{v}=\vv{v_3}-\vv{v_1} : vecteur allant de l’extrémité de v1⃗\vv{v_1} à l’extrémité de v3⃗\vv{v_3}, reporté en M2\mathrm{M}_2.
  • Poids : P=m×gP=m\times g (g=9,8 N⋅kg−1g={9{,}8\,\mathrm{N}{\cdot}\mathrm{kg}^{-1}} sur Terre, 1,6 N⋅kg−1{1{,}6\,\mathrm{N}{\cdot}\mathrm{kg}^{-1}} sur la Lune, 3,7 N⋅kg−1{3{,}7\,\mathrm{N}{\cdot}\mathrm{kg}^{-1}} sur Mars).

5Quelques situations typiques

DonnéesReconnaître la situation
  • Palet de curling lancé sur la glace (frottements négligeables) : mouvement rectiligne uniforme, les forces se compensent. Quand les frottements ne sont plus négligeables, il ralentit : elles ne se compensent plus.
  • Parachutiste : au début la vitesse augmente (le poids l’emporte sur les frottements) ; quand la vitesse devient constante, les forces se compensent et la valeur des frottements est égale à celle du poids.
  • Ascenseur qui monte à vitesse constante : les forces se compensent ; au démarrage, Δv⃗\Delta\vv{v} est dirigé vers le haut, la résultante aussi.
  • Satellite en orbite circulaire uniforme (référentiel géocentrique) : le vecteur vitesse varie (sa direction change), la résultante est dirigée vers le centre de la Terre.

6Savoir-faire du chapitre

Savoir-faire
  • Dire si les forces exercées sur un système se compensent, à partir d’un schéma à l’échelle ou de la description du mouvement.
  • Déduire la nature du mouvement lorsque les forces se compensent, et réciproquement.
  • Calculer la valeur d’une force inconnue en utilisant le principe d’inertie.
  • Construire Δv⃗\Delta\vv{v} sur une chronophotographie et en déduire la direction et le sens de la résultante.
  • Reconnaître une chute libre et décrire le mouvement correspondant.

7Exemples types

Exemplecalculer une force avec le principe d’inertie

Un livre de masse m=0,80 kgm={0{,}80\,\mathrm{kg}} est immobile sur une table : son vecteur vitesse ne varie pas, donc le poids P⃗\vv{P} et la réaction R⃗\vv{R} de la table se compensent. Ainsi R=P=m g=0,80×9,8=7,8 NR=P=m\,g=0{,}80\times 9{,}8={7{,}8\,\mathrm{N}}, et R⃗\vv{R} est verticale, dirigée vers le haut.

Exempleparachutiste à vitesse constante

Un parachutiste et son équipement (m=80 kgm={80\,\mathrm{kg}}) descendent à vitesse constante en ligne droite : les forces se compensent, donc la force de frottement de l’air a pour valeur f=P=80×9,8=7,8×102 Nf=P=80\times 9{,}8={7{,}8\times10^{2}\,\mathrm{N}}, et elle est verticale vers le haut.

Exemplele vecteur vitesse varie

Une voiture aborde un virage à vitesse constante : la valeur de sa vitesse ne change pas, mais sa direction change. Le vecteur vitesse varie, donc les forces ne se compensent pas : la résultante est dirigée vers l’intérieur du virage, comme Δv⃗\Delta\vv{v}.

Exemplechute libre

Une bille de masse m=50 g=0,050 kgm={50\,\mathrm{g}}={0{,}050\,\mathrm{kg}} est lâchée sans vitesse initiale, les frottements de l’air étant négligés : elle n’est soumise qu’à son poids, de valeur P=0,050×9,8=0,49 NP=0{,}050\times 9{,}8={0{,}49\,\mathrm{N}}, vertical vers le bas. Elle tombe donc verticalement, d’un mouvement rectiligne accéléré, et Δv⃗\Delta\vv{v} est lui aussi vertical vers le bas.

Pièges
  • Croire qu’une force est nécessaire pour entretenir un mouvement : sans frottement, un mouvement rectiligne uniforme se poursuit sans aucune résultante.
  • Confondre « les forces se compensent » et « il n’y a aucune force » : les forces existent, c’est leur somme qui est nulle.
  • Oublier qu’un mouvement circulaire uniforme est un mouvement où le vecteur vitesse varie.
  • Donner à la résultante la direction et le sens du vecteur vitesse : ce sont ceux de Δv⃗\Delta\vv{v}.
  • Appliquer le principe d’inertie dans n’importe quel référentiel : on l’utilise dans le référentiel terrestre (géocentrique pour un satellite), pas dans un véhicule qui freine ou qui tourne.

Exercices, contrôles et sujets

Les énoncés sont en accès libre, à télécharger en PDF.

1

Exercices de base

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Les bases : forces qui se compensent, mouvement rectiligne uniforme, chute libre

6 exercicesniveau Difficulté 1 sur 3durée conseillée : 1 h 30calculatrice autorisée

  1. Vrai ou faux ?Difficulté 1 sur 3
  2. Les forces se compensent-elles ?Difficulté 1 sur 3
  3. Mouvement et forces : le tableauDifficulté 1 sur 3
  4. Le palet sur la table à coussin d’airDifficulté 1 sur 3
  5. La chute libre d’une billeDifficulté 2 sur 3
  6. Au repos ou à vitesse constanteDifficulté 2 sur 3
2

Exercices d'application

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Applications : parachutiste, ascenseur, curling, freinage, satellite

5 exercicesniveau Difficulté 2 sur 3durée conseillée : 2 hcalculatrice autorisée

  1. Le saut du parachutisteDifficulté 2 sur 3
  2. L’ascenseurDifficulté 2 sur 3
  3. La pierre de curlingDifficulté 2 sur 3
  4. Freinage et ceinture de sécuritéDifficulté 2 sur 3
  5. Un satellite d’observation de la TerreDifficulté 2 sur 3
3

Contrôle A

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Forces compensées, variation du vecteur vitesse, chute libre

Durée : 1 hcalculatrice autorisée4 exercices indépendantsbarème sur 20

  1. Questions de cours et QCM5 ptsDifficulté 1 sur 3
  2. Le tramway7 ptsDifficulté 2 sur 3
  3. La chute d’une balle de golf5 ptsDifficulté 2 sur 3
  4. Le chariot du supermarché3 ptsDifficulté 2 sur 3
4

Contrôle B

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Schémas de forces, vitesse limite, décollage, prise d’initiative

Durée : 1 hcalculatrice autorisée4 exercices indépendantsbarème sur 20

  1. Trois schémas, trois situations4 ptsDifficulté 2 sur 3
  2. Le décollage d’une fusée6 ptsDifficulté 2 sur 3
  3. La bille dans la glycérine7 ptsDifficulté 3 sur 3
  4. Le ballon-sonde3 ptsDifficulté 3 sur 3
5

Approfondissement

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Construction de Δv⃗\Delta\vv{v}, Galilée, saut stratosphérique, référentiels, satellite géostationnaire

5 exercicesniveau Difficulté 3 sur 3durée conseillée : 2 h 30calculatrice autorisée

  1. Construire la variation du vecteur vitesseDifficulté 3 sur 3
  2. Galilée et les plans inclinésDifficulté 3 sur 3
  3. Le saut stratosphériqueDifficulté 3 sur 3
  4. Changer de référentielDifficulté 3 sur 3
  5. Le satellite géostationnaireDifficulté 3 sur 3
6

Devoir bilan

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Mouvement, forces, gravitation et principe d’inertie

Durée : 1 h 30calculatrice autorisée4 exercices indépendantsbarème sur 20

  1. Questions de cours4 ptsDifficulté 1 sur 3
  2. La descente du skieur6 ptsDifficulté 2 sur 3
  3. La Station spatiale internationale5 ptsDifficulté 2 sur 3
  4. Le saut à l’élastique5 ptsDifficulté 3 sur 3

Seconde · Physique-chimie : les 17 chapitres

  1. Corps purs et mélanges
  2. Solutions aqueuses
  3. De l’atome à l’élément chimique
  4. Cortège électronique et tableau périodique
  5. Vers des entités plus stables : ions et molécules
  6. Quantité de matière : la mole
  7. Transformations physiques
  8. Transformations chimiques
  9. Synthèse d’une espèce chimique
  10. Transformations nucléaires
  11. Décrire un mouvement
  12. Modéliser une action : forces
  13. Principe d’inertie
  14. Émission et perception d’un son
  15. Lumière : propagation, spectres et réfraction
  16. Lentilles minces convergentes et modèle de l’œil
  17. Signaux et capteurs