Le modèle du point matériel est une simplification souvent utilisée en physique pour étudier le mouvement d’objets. Dans ce modèle, un objet est représenté par un unique point : son centre de masse. Cela permet de négliger les détails de la rotation et de la forme de l’objet, rendant l’analyse plus facile.
Le principe d’inertie, également connu sous le nom de première loi de Newton, stipule que tout corps sur lequel n’agissent aucunes forces ou sur lequel les forces se compensent (la somme des forces est nulle) reste au repos s’il est au repos, ou continue de se déplacer en ligne droite à une vitesse constante s’il est en mouvement.
Ainsi, si un système modélisé par un point matériel reste immobile ou se déplace en ligne droite à une vitesse constante, on peut en déduire que la somme des forces agissant sur ce système est nulle. Inversement, si la somme des forces agissant sur un système n’est pas nulle, le système ne peut pas être au repos ou se déplacer en ligne droite à une vitesse constante.
Un système est immobile lorsqu’il reste à la même position au fil du temps. Selon le principe d’inertie, cela signifie que la somme des forces agissant sur le système est nulle.
Un mouvement rectiligne uniforme est un mouvement en ligne droite à une vitesse constante. Selon le principe d’inertie, cela signifie également que la somme des forces agissant sur le système est nulle.
Une chute libre est un mouvement sous l’effet de la gravité seulement, sans prise en compte des forces de frottement ou de la résistance de l’air. Dans une chute libre à une dimension, la seule force agissant sur le système est la force gravitationnelle, qui est dirigée vers le bas.
Dans ce cas, la variation de vitesse du système entre deux instants voisins est égale à l’accélération due à la gravité, qui est une constante (sur Terre, cette accélération vaut environ 9,81 m/s²). Cela signifie que la vitesse du système augmente de façon constante au fil du temps, ce qui est conforme à la définition d’une accélération constante.
Cela illustre que lorsque la somme des forces agissant sur un système n’est pas nulle, le système subit une accélération, ce qui est en accord avec le principe d’inertie.