Qu’est-ce que la première loi du mouvement de Newton ?

Palets, thé et mouvement

Un enfant en tenue de hockey bleu canard tient une crosse sur un étang gelé, tandis qu’un palet noir glisse sur la glace à bonne distance de la crosse, devant des conifères enneigés.

Toc. Ta crosse de hockey s’arrête. Le palet, lui, continue. Le voilà qui file sur la glace, comme s’il avait mieux à faire ailleurs. Qu’est-ce qui continue à le pousser ? Rien n’a besoin de le faire ! Les objets en mouvement n’ont pas besoin d’une poussée constante pour continuer leur chemin. Cette petite surprise aide à comprendre une belle passe, un thé transporté sans secousse et les très longs adieux d’une sonde spatiale.

Sur un étang gelé, un enfant en tenue de hockey bleu canard tient sa crosse à l’écart d’un palet noir dont les positions antérieures, dessinées en transparence, forment une ligne droite vers un but rouge au filet blanc.

Une règle pour la glisse

La première loi du mouvement d’Isaac Newton nous dit à quoi nous attendre. Un objet reste immobile, ou continue à avancer tout droit à la même vitesse, tant qu’aucune force non compensée n’agit sur lui. Une force est une poussée ou une traction. « Non compensée » signifie que les poussées et les tractions ne s’annulent pas. Ta crosse a exercé une telle force en mettant le palet en mouvement. Dès que la crosse le lâche, le palet poursuit sa route vers son rendez-vous.

Un palet noir est posé sur la glace d’un étang bordé de conifères enneigés, avec des traits de mouvement latéral et, sur sa face avant, une flèche bleue vers le haut et une flèche jaune vers le bas.

Soutenu, mais toujours en glisse

Mais la gravité tire vers le bas. Pourquoi le palet ne plonge-t-il pas à travers la glace ? La glace pousse vers le haut, ce qui compense l’attraction de la gravité. Ces forces ne modifient pas son mouvement vers le haut ou vers le bas. Le soutenir ne l’empêche pas automatiquement de glisser. Cette tendance à conserver le même mouvement, ou à rester immobile, s’appelle l’inertie. Aucun moteur secret. Aucune détermination. C’est simplement ainsi que les objets se comportent.

Deux images montrent un palet noir avec une longue suite de positions estompées sur la glace à gauche et une suite plus courte sur un tapis brun à droite, au bord d’un étang enneigé avec un banc et une crosse.

Un voyage beaucoup plus court

Pourtant, le palet finit par ralentir. A-t-il épuisé son mouvement ? Non : nous avons oublié le frottement, une force qui s’oppose au glissement entre des surfaces en contact. Sur la glace, le frottement est faible. Sur un tapis, il est bien plus important. Lance le palet sur un tapis avec la même vitesse de départ, et son grand voyage devient un petit trajet traînant. Le frottement est le frein caché qu’on oublie ; l’air s’oppose lui aussi à son mouvement.

Un enfant en tenue de hockey bleu canard touche un palet avec sa crosse à l’angle d’une ligne de tirets qui bifurque vers un but rouge, tandis qu’une ligne de points continue tout droit à côté du but.

Une petite poussée vers le filet

De retour sur la glace, la passe suivante se dirige à côté du but. Une autre personne de l’équipe la dévie d’un coup de crosse. Ah, tourner, c’est aussi changer de mouvement, même si la vitesse reste la même. Cela demande également une force non compensée. La loi de Newton t’aide à viser : le palet ne va pas infléchir sa trajectoire simplement parce que le but semble accueillant.

Deux images montrent un enfant tenant un plateau au-dessus d’une table, avec des traits de mouvement près du palet et une tasse de thé agité à gauche, puis du thé calme et le palet plus au centre du plateau à droite.

Un passager inattendu pour le thé

L’entraînement est fini. Le palet voyage sur un plateau à côté d’une tasse de thé. Le plateau démarre d’une brusque secousse ; la tasse tressaute et le palet glisse vers l’arrière. Le plateau a bougé sous eux avant que le frottement puisse les entraîner. Un départ plus doux donne au frottement le temps de les accélérer ensemble. Notre frein caché a une autre mission : aider à apporter le thé.

Deux enfants en tenue de hockey sont assis sur un banc près de l’étang enneigé, des tasses fumantes à la main, et regardent l’image d’une sonde à antenne parabolique avec un trajet pointillé courbé près d’une planète.

Au-delà de la glace et de l’air

Autour du thé après l’entraînement, la conversation se tourne vers la plus longue passe imaginable. Les sondes Voyager ont poursuivi leur course dans l’espace pendant des décennies sans que des moteurs les poussent continuellement. Là-bas, il n’y a presque pas d’air pour les ralentir. La gravité modifie toujours leur mouvement ; leurs voyages ne sont donc pas des glissades parfaitement rectilignes à vitesse constante. Mais elles n’ont pas besoin de carburant simplement pour continuer à avancer. Aucun tapis cosmique ne met fin au voyage.

Sur une table en bois près de l’étang bordé de conifères enneigés, un plateau porte un palet noir et une tasse décorée d’où s’élève de la vapeur au-dessus d’un thé ambré et calme.

Arrivée sans encombre

Le plateau arrive sur la table en s’arrêtant doucement. Le frottement ralentit la tasse et le palet avec lui. Voilà la première loi de Newton à l’œuvre : rester immobile ou avancer régulièrement en ligne droite ne demande aucune force non compensée. Démarrer, s’arrêter, accélérer, ralentir ou tourner, si. C’est ainsi qu’on guide une passe et qu’on apporte le thé sans le faire ballotter. Le palet repose à côté de la tasse. Apparemment, c’était là son rendez-vous.