« Dynamique/Lois de Newton » : différence entre les versions

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"Tout corps persévère dans l'état de repos ou de [[Cinématique (débutant)|mouvement rectiligne uniforme]] dans lequel il se trouve à moins que quelque force n'agisse sur lui"
 
Cependant, pour montrer que cet énoncé (que l'on retrouve encore, quelquequelques fois, tel quel dans des manuels) est insuffisant, partons d'un exemple : considérons une vache dans un champ, parfaitement immobile dans le référentiel terrestre, et aux forces qui s'appliquent sur elle se compensant. Considérons maintenant une voiture traversant un virage et observant cette vache. Évidemment, indépendamment du référentiel, les forces qui s'appliquent sur la vache sont les mêmes. Ce qui signifie donc que, même dans le référentiel de la voiture, la vache voit toutes les forces s'appliquer sur elle se compenser. Cependant, le mouvement de la vache dans le référentiel de la voiture prenant un virage sera non pas rectiligne uniforme mais courbé.
 
On voit, grâce à cetcette expérience, que la véracité ou non de cette loi dépend intimement du référentiel d'étude. Le référentiel terrestre est intéressant, car il vérifie le principe d'inertie. Ainsi, on peut reformuler correctement la Première Loi de Newton comme :
 
"Il existe une série de référentiels privilégiés, appelés référentiels galiléens, dans lequel tout corps persévère dans l'état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme dans lequel il se trouve à moins que quelque force n'agisse sur lui".
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On peut montrer que tout référentiel galiléen est en mouvement rectiligne uniforme par rapport à tout autre référentiel galiléen. En trouver un, c'est donc en trouver une infinité.
 
Il n'existe cependant aucun référentiel rigoureusement galiléen, car l'univers est en expansion accéléréaccélérée, tout bouge et tout tourne. Cependant, si une expérience physique a une durée très faible devant la durée de rotation d'un référentiel non galiléen, on peut le considérer alors comme approximativement galiléen. Un exemple : le référentiel géocentrique, dont l'origine est au centre de la Terre, n'est évidemment pas galiléen puisque la Terre tourne autour du Soleil. Cependant, si la durée d'une expérience physique est très faible devant la durée de rotation de la Terre autour du Soleil (un an), alors on peut considérer que le référentiel géocentrique est galiléen, puisque les effets liés au caractère non galiléen du référentiel (que nous étudierons plus tard), ne se font pas ressentir.
 
Voici une liste des principaux référentiels utilisés, et leurs "circonstances de galiléanité"
* Référentiel terrestre (ou référentiel du laboratoire) : Il s'agit du référentiel ayant son centre au niveau du sol (ou du laboratoire), et tournant avec la Terre. C'est le référentiel couramment utilisé lorsque l'on fait des expériences de mécanique. Il peut être considéré comme galiléen si la durée de l'expérience est faible devant la période de rotation de la Terre sur elle-même (vingt -quatre heures).
* Référentiel géocentrique : Il s'agit du référentiel ayant son centre au niveau du centre de la Terre, et les axes pointant vers des étoiles supposées fixes. Ce référentiel peut être considéré comme galiléen si la durée de l'expérience est faible devant la période de rotation de la Terre autour du Soleil (un an)
* Référentiel héliocentrique : Il s'agit du référentiel ayant son centre au niveau du centre du Soleil, et les axes pointant vers des étoiles supposées fixes. Ce référentiel peut être considéré comme galiléen si la durée de l'expérience est faible devant la période de rotation du Soleil autour de la galaxie (de l'ordre de quelques millions d'années).