Éléments de thermodynamique cinétique/04
4. Systèmes matériels et forces intérieures. — On aura en général à considérer des systèmes matériels constitués par plusieurs points matériels ou même, en général, par un très grand nombre de points matériels. Ces points matériels peuvent être invariablement reliés les uns aux autres suivant des figures géométriques indéformables, et constituent alors un système solide. Ils peuvent constituer un système déformable, dont des exemples simples sont fournis par plusieurs balles de plomb que relient entre elles des fils de caoutchouc, ou même par plusieurs balles de plomb indépendantes les unes des autres (sauf lorsqu’elles se heurtent). Ils peuvent enfin s’identifier avec les innombrables molécules d’une masse fluide, dont on trouve des images grossières dans l’un ou l’autre des deux exemples précédents (suivant qu’elle est liquide ou gazeuse).
Quelle que soit la nature du système (solide, déformable ou fluide), on peut toujours, à chaque instant, définir son centre de gravité, de la façon suivante. Par chaque point materiel on mène des vecteurs tous parallèles entre eux et proportionnels aux masses (donc aussi aux poids) de chacun d’eux, et l’on construit la résultante géométrique de tous ces vecteurs. Lorsque l’ensemble de ces vecteurs tous parallèles entre eux prend toutes les directions possibles dans l’espace, la résultante pivote autour d’un point fixe. Ce point est le centre de gravité du système dans sa configuration actuelle.
Dans les forces qui s’exercent sur les points matériels constitutifs du système, il y a lieu de distinguer les forces qu’ils exercent les uns sur les autres, ou forces intérieures, et les forces extérieures exercées sur eux par des éléments extérieurs au système.
Ceci étant, l’étude du mouvement d’un système est basée sur le principe fondamental de l’égalité de l’action et de la réaction, en vertu duquel les forces intérieures sont deux à deux égales et opposées. C’est la généralisation d’un cas particulier à peu près évident : celui où les deux points matériels considérés agiraient l’un sur l’autre par le moyen d’un fil de caoutchouc tendu entre eux.
Ce principe essentiel entraîne un résultat fondamental corrélatif, c’est que les forces intérieures n’ont aucune action sur le mouvement du centre de gravité du système, lequel obéit au principe de l’inertie. Il est rectiligne et uniforme (avec le cas particulier de l’immobilité) si les forces extérieures sont nulles ; et, dans le cas contraire, il n’est autre que celui que prendrait un point-matériel de masse égale à la somme des masses du système, soumis à la somme géométrique des forces extérieures
