Physique

Notez l’utilisation répétée du verbe « reste ». Nous pouvons penser que cette loi préserve le statu quo du mouvement.

Plutôt que de contredire notre expérience, la première loi du mouvement de Newton stipule qu’il doit y avoir une cause (qui est une force extérieure nette) pour qu’il y ait un changement de vitesse (que ce soit un changement de magnitude ou de direction). Nous définirons la force extérieure nette dans la section suivante. Un objet qui glisse sur une table ou un sol ralentit en raison de la force nette de frottement qui agit sur lui. Si la friction disparaissait, l’objet ralentirait-il encore ?

L’idée de cause et d’effet est cruciale pour décrire avec précision ce qui se passe dans diverses situations. Par exemple, considérez ce qui arrive à un objet qui glisse sur une surface horizontale rugueuse. L’objet s’immobilise rapidement. Si nous pulvérisons de la poudre de talc sur la surface pour la rendre plus lisse, l’objet glisse plus loin. Si nous rendons la surface encore plus lisse en l’enduisant d’huile lubrifiante, l’objet glisse encore plus loin. En extrapolant à une surface sans friction, on peut imaginer que l’objet glisse en ligne droite indéfiniment. La friction est donc la cause du ralentissement (conformément à la première loi de Newton). L’objet ne ralentirait pas du tout si la friction était complètement éliminée. Prenons l’exemple d’une table de hockey sur coussin d’air. Lorsque l’air est coupé, le palet ne glisse que sur une courte distance avant que la friction ne le ralentisse jusqu’à l’arrêt. En revanche, lorsque l’air est activé, il crée une surface presque sans friction et le palet glisse sur de longues distances sans ralentir. De plus, si nous en savons suffisamment sur la friction, nous pouvons prédire avec précision à quelle vitesse l’objet va ralentir. La friction est une force externe.

La première loi de Newton est tout à fait générale et peut être appliquée à tout, d’un objet glissant sur une table à un satellite en orbite en passant par le sang pompé par le cœur. Des expériences ont minutieusement vérifié que tout changement de vélocité (vitesse ou direction) doit être causé par une force extérieure. L’idée de lois universelles ou d’application générale n’est pas seulement importante ici – c’est une caractéristique fondamentale de toutes les lois de la physique. Identifier ces lois revient à reconnaître des modèles dans la nature à partir desquels d’autres modèles peuvent être découverts. Le génie de Galilée, qui a développé l’idée de la première loi, et de Newton, qui l’a clarifiée, a été de poser la question fondamentale : « Quelle est la cause ? » Penser en termes de cause et d’effet est une vision du monde fondamentalement différente de l’approche typique de la Grèce antique, où des questions telles que « Pourquoi un tigre a-t-il des rayures ? » auraient reçu une réponse aristotélicienne : « C’est la nature de la bête. » Vrai peut-être, mais pas un aperçu utile.

Masse

La propriété d’un corps de rester au repos ou de rester en mouvement à vitesse constante est appelée inertie. La première loi de Newton est souvent appelée la loi de l’inertie. Comme nous le savons par expérience, certains objets ont plus d’inertie que d’autres. Il est évidemment plus difficile de modifier le mouvement d’un gros rocher que celui d’un ballon de basket, par exemple. L’inertie d’un objet est mesurée par sa masse. En gros, la masse est une mesure de la quantité de « substance » (ou de matière) contenue dans un objet. La quantité ou la quantité de matière dans un objet est déterminée par le nombre d’atomes et de molécules de différents types qu’il contient. Contrairement au poids, la masse ne varie pas en fonction du lieu. La masse d’un objet est la même sur Terre, en orbite ou à la surface de la Lune. Dans la pratique, il est très difficile de compter et d’identifier tous les atomes et molécules d’un objet, aussi les masses ne sont-elles pas souvent déterminées de cette manière. D’un point de vue opérationnel, les masses des objets sont déterminées par comparaison avec le kilogramme étalon.