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quand est ce que la quantité de mouvement se conserve ?

### Quand la Quantité de Mouvement est-elle Conservée ?

La conservation de la quantité de mouvement est un concept fondamental en physique, particulièrement dans la mécanique classique. Mais saviez-vous que cette conservation n’est pas toujours acquise ? Dans cet article, nous allons explorer les conditions nécessaires pour que la quantité de mouvement soit conservée, ainsi que des exemples concrets pour illustrer ce phénomène.

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#### 1. Qu’est-ce que la quantité de mouvement ?

Avant de plonger dans les conditions de conservation, définissons d’abord ce qu’est la quantité de mouvement. La quantité de mouvement, souvent notée **P**, est une grandeur vectorielle qui dépend de deux facteurs : la masse (**m**) et la vitesse (**v**) d’un objet. Elle est définie par la formule :

[
P = m cdot v
]

La quantité de mouvement est donc une propriété qui combine à la fois la masse et la vitesse d’un objet. C’est une grandeur vectorielle, ce qui signifie qu’elle a une direction en plus d’une magnitude. Par exemple, si un objet se déplace vers la droite avec une certaine vitesse, sa quantité de mouvement sera orientée vers la droite.

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#### 2. Quand la quantité de mouvement est-elle conservée ?

La conservation de la quantité de mouvement n’est pas un phénomène universel. Elle ne se produit que sous certaines conditions bien spécifiques. Voici les critères clés :

##### a. Le système doit être isolé
Pour que la quantité de mouvement soit conservée, il est essentiel que le système considéré soit **isolé**. Cela signifie que le système n’est soumis à aucune force extérieure. Si des forces extérieures agissent sur le système, la quantité de mouvement ne sera pas conservée.

##### b. Les forces extérieures doivent être nulles
Si des forces extérieures agissent sur un système, la quantité de mouvement peut changer en fonction de l’impulsion exercée par ces forces. En revanche, si la somme des forces extérieures est nulle, la quantité de mouvement totale du système reste constante.

##### c. Les forces internes ne nuisent pas à la conservation
Les forces internes, comme celles qui apparaissent lors d’une collision entre deux objets d’un système, ne remettent pas en cause la conservation de la quantité de mouvement. En effet, ces forces internes se compensent mutuellement, ce qui signifie que leur contribution à la quantité de mouvement totale est nulle.

##### d. Un système isolé ne peut échanger de la matière ni de l’énergie avec son environnement
Enfin, pour que la quantité de mouvement soit conservée, le système isolé ne doit pas échanger de matière ni d’énergie avec son environnement. Cela signifie que le système est clos et que les interactions avec l’extérieur sont nulles ou négligeables.

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#### 3. Exemples et applications

Pour mieux comprendre ce concept, considérons quelques exemples concrets :

##### a. Une collision entre deux objets
Lorsqu’un objet en mouvement entre en collision avec un autre objet, la quantité de mouvement totale avant et après la collision reste la même, à condition qu’aucune force extérieure ne soit appliquée pendant la collision. C’est ce principe qui est utilisé dans les collisions parfaitement élastiques, où non seulement la quantité de mouvement est conservée, mais aussi l’énergie cinétique.

##### b. Une explosion
Imaginez une bombe qui explose en envoyant des gaz dans toutes les directions. Même si les gaz sont éjectés à grande vitesse, la quantité de mouvement totale du système (bombe + gaz) reste la même avant et après l’explosion. En effet, chaque fragment de gaz qui se déplace dans une direction est compensé par un autre fragment qui se déplace dans la direction opposée.

##### c. Un système en orbite
Les satellites en orbite autour de la Terre constituent un autre exemple de conservation de la quantité de mouvement. En l’absence de forces extérieures (hors l’attraction gravitationnelle), la quantité de mouvement du satellite reste constante, ce qui permet une orbite stable.

##### d. Un skateboard sur un sol sans frottement
Si un skateboard se déplace sur un sol sans frottement et sans être soumis à d’autres forces, sa quantité de mouvement reste constante. Cela signifie que si le skateboard ralentit ou accélère, cela ne peut être dû qu’à une force extérieure.

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#### 4. Historique et développements

Le concept de quantité de mouvement a été introduit pour la première fois par le philosophe et scientifique français **Jean Buridan** au XIVe siècle. Buridan a proposé l’idée d’**impetus**, une force qui maintient un objet en mouvement. Bien que cette théorie ait été largement remplacée par les lois du mouvement de Newton, elle a posé les bases de la compréhension moderne de la quantité de mouvement.

Plus tard, avec la formulation des lois de Newton, le concept de quantité de mouvement a été formalisé et est devenu un outil essentiel en physique. Aujourd’hui, il est utilisé dans de nombreux domaines, de la mécanique des fluides à la physique des particules.

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#### 5. Conclusion

La conservation de la quantité de mouvement est un principe fondamental en physique qui s’applique uniquement lorsque les conditions suivantes sont réunies : le système doit être isolé, les forces extérieures doivent être nulles, et le système ne doit pas échanger de matière ni d’énergie avec son environnement. Ce principe est utilisé pour analyser des phénomènes tels que les collisions, les explosions ou les mouvements en orbite.

En résumé, la quantité de mouvement se conserve uniquement dans un système isolé, où les forces extérieures sont nulles. Si ces conditions ne sont pas respectées, la quantité de mouvement peut varier en fonction des forces extérieures appliquées.

La prochaine fois que vous observerez un objet en mouvement, rappelez-vous que sa quantité de mouvement pourrait être conservée… ou non, selon les forces qui agissent sur lui !