Forces qui se compensent

Reconnaître l'équilibre des forces

Pour appliquer le principe d'inertie, il faut d'abord faire l'inventaire des forces qui s'exercent sur un système, puis vérifier si leur somme vectorielle est nulle : somme F = 0 vecteur. On dit alors que le système est en équilibre, ou pseudo-isolé.

Méthode en 3 étapes

1. Définir précisément le système étudié (l'objet).
2. Faire le bilan des forces extérieures qui s'exercent sur lui (poids, réaction du support, tension d'un fil, frottements, poussée d'Archimède...).
3. Calculer ou représenter graphiquement la somme des forces. Si somme F = 0 vecteur, alors d'après le principe d'inertie, l'objet est immobile ou en mouvement rectiligne uniforme dans un référentiel galiléen.

Exemple chiffré

Une caisse de masse m = 20 kg glisse à vitesse constante sur un sol horizontal, tirée par une force F = 40 N. Le poids P = mg = 209.8 = 196 N (avec g = 9.8 m/s^2) est compensé par la réaction normale N du sol (N = 196 N). Comme la vitesse est constante, la force motrice F est nécessairement compensée par les frottements f, donc f = F = 40 N.

Force	Valeur (N)	Compensée par
Poids P	196	Réaction normale N
Force motrice F	40	Frottements f

À retenir

Vitesse constante n'implique pas l'absence de forces, mais leur compensation exacte. C'est une confusion fréquente : "pas de force donc repos" est faux ; c'est "somme des forces nulle" qui donne repos OU mouvement rectiligne uniforme.