Appliquer le principe d'inertie à un objet en mouvement

Reprenons l'exemple d'une voiture qui freine pour s'arrêter au feu rouge, puis glisse sur une plaque de verglas, et enfin roule à vitesse constante. On choisit d'étudier le système "voiture" qu'on assimile à un point V dans le référentiel terrestre. Les frottements de l'air sont négligés.

Nous étudierons, dans chaque situation, le mouvement de la voiture et les forces qui lui sont appliquées.

• Premier cas : la voiture ralentit en ligne droite à l'approche du feu. 
  

- Mouvement : Dans cette situation, le système voit sa vitesse diminuer sans que le vecteur vitesse ne change de direction. Le mouvement de la voiture est rectiligne ralenti.

- Bilan des forces : Le système est soumis à trois forces : son poids , la réaction du sol
 et la force de frottement . Comme dans le cas d'un système immobile, son poids  et la réaction du support  se compensent. Reste la force de frottement , qui s'exerce ici dans le sens opposé au mouvement. L'ensemble des forces ne se compensent donc pas.

- Représentation des forces exercées sur le système :

Cette situation illustre la contraposée du principe d'inertie : si un système n'est ni immobile (au repos), ni en mouvement rectiligne et uniforme, alors on peut en déduire que les forces extérieures qui s'exercent sur lui ne se compensent pas.

• Deuxième cas : la voiture glisse sur la plaque de verglas.
  

- Mouvement : Dans cette situation, le système poursuit son mouvement en ligne droite sans changer de vitesse. Son mouvement est rectiligne uniforme.

- Bilan des forces : On néglige tout frottement, la voiture glissant sur le verglas. Comme dans la situation où la voiture est immobile, elle est soumise à son poids   et à la réaction du support , qui se compensent. 

- Représentation des forces exercées sur le système :

Cette situation illustre la réciproque du principe d'inertie : si un système est immobile (au repos) ou en mouvement rectiligne uniforme, alors on peut en déduire qu'il n'est soumis à aucune force, ou que l'ensemble des forces qui lui sont appliquées se compensent.

• Troisième cas : la voiture roule en ligne droite à vitesse constante.
  

- Mouvement : Dans cette situation, le mouvement de la voiture est rectiligne uniforme.

- Bilan des forces : La voiture est soumise à quatre forces : son poids , la réaction du sol
,  la force de frottement  et la force de frottement exercées par la route sur les roues, dirigées vers la droite, cette force est motrice . Ces forces se compensent, donc la somme des forces est nulle : .

- Représentation des forces exercées sur le système :

Cette situation illustre la réciproque du principe d'inertie : si un système est en mouvement rectiligne uniforme ou immobile, il n'est soumis à aucune force ou à des forces qui se compensent.