LA FORCE
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2 BEP date : LA FORCE I- Aspect dynamique 1- Les débuts difficiles de la dynamique Aristote (384 – 322 av. J.C) Pour lui un corps ne pouvait être en mouvement que s'il était soumis à des forces. La bille remonte à la même hauteur Théorie qui prévaut jusqu'au 17e siècle Error! La mécanique stagne Galilée (1564 – 1642) Il démontre que la théorie d'Aristote est fausse la bille ne devrait pas s'arrêter quand le plan est horizontal. Newton (1642 – 1727) Il reprend la théorie de Galilée et la complète par sa deuxième loi : tout corps persévère dans son état de repos ou de mouvement uniforme en ligne droite, à moins qu'il ne soit déterminé à changer cet état par des forces agissant sur lui. 2- Variation de vitesse et action mécanique Étude de document (mouvement circulaire uniforme et lâché sur coussin d'air) Représentation des vitesses v1 , v 2 , v 3 , … et des variations de vitesse v 6 3 , v 9 6 , … Observation : v a toujours la direction du fil tendu. 5 v3 Le mouvement du palet a deux phases différentes. 4 3 Faire le bilan des actions mécaniques appliquées v6 3 6 v6 v6 7 v3 au palet pour chacune des phases. 1ère phase : Attraction terrestre 2 + action de la table O + action du fil 2ème phase : Attraction terrestre + action de la table v 21 Quelle est l'action mécanique responsable de la variation v du vecteur vitesse au cours du mouvement circulaire ? L'action du fil est responsable de cette variation. Exemple 2 : Banc à coussin d'air Mobile libre de se déplacer sur le banc incliné Une cellule permet la mise en marche et l'arrêt de l'horloge Quelle est l'action mécanique responsable de la variation du vecteur vitesse au cours du mouvement ? Une composante du poids est responsable de cette variation. Exemple 3 : Déviation d'une bille en mouvement par un aimant Quelle est l'action mécanique responsable de la variation du vecteur vitesse au cours du mouvement ? La trajectoire de la bille est modifiée donc le vecteur vitesse. C'est l'action magnétique qui produit cette modification. Ph. Georges Sciences 1/3 3- Généralisation Qu'appelle-t-on force ? On appelle force l'action mécanique responsable de la variation du vecteur vitesse. Une force peut provoquer : - la mise en mouvement du mobile - la variation du vecteur au cours du mouvement modification du mvt. Cela correspond aux effets dynamiques des forces. Conclusion - Si un corps au repos se met en mouvement, il est nécessairement soumis à une force. - Si un corps ralentit, s'arrête, change de direction, il est nécessairement soumis à une force. II- Aspect dynamique des forces 1- Observations Observer et commenter ces deux schémas BOXEUR LECTRICE Le sac se déforme sous l'action du poing La main maintient l'équilibre du livre Une force peut provoquer la déformation Une force peut contribuer au maintien de du corps sur lequel elle s'exerce. l'équilibre du corps sur lequel elle s'exerce. Citer d'autres exemples Ressort déformé Fil qui soutient une balle Pâte à modeler Lampe fixée au plafond Une étagère surchargée Corps posé sur un support Un élastique sur lequel on tire. Bois et corde de l'arc Conclusion Les corps en équilibre sont soumis à des forces ; les forces peuvent provoquer des déformations. Ces effets sont appelés les effets statiques des forces. 2 BEP date : III- La force 1- Les effets d'une force Des forces s'exerçant sur un système peuvent : - provoquer une variation de sa vitesse ; - le maintenir en équilibre ; . - le déformer. 2- Les caractéristiques d'une force Toute force est caractérisé par un vecteur qui a : - une direction ou droite d'action ; - un sens ; - une norme mesurée en newtons, souvent appelée intensité de la force. Nous préciserons par la suite le point d'application. IV- Les différents types de forces Force à distance Force de contact Force répartie Force localisée ou ponctuelle Il n'y a AUCUN CONTACT entre le système qui subit la force et celui qui crée cette force Il y a CONTACT entre le système qui subit la force et celui qui la crée. Il s'agit d'une force s'exerçant EN TOUT point d'une surface ou d'un volume. Elle agit sur une petite zone assimilable à UN POINT : le point d'application. À partir de ces définitions faire une classification des forces suivantes ; donner des exemples supplémentaires. Force électrique Poids d'un corps Action d'un support Force magnétique Tension d'un fil Tension d'un ressort Barrage Ballon en sustentation Forces nucléaires Vent sur une voile Poussée d'Archimède Locomotive sur un wagon Chaise sur le sol Air sur tous les objets Forces de frottement Le plus souvent les forces réparties peuvent être remplacées par une force unique équivalente à l'ensemble des forces élémentaires. Le point d'application est alors fixé de façon arbitraire (centre de gravité pour le poids – Point de contact pour la réaction d'un support) Ph. Georges Sciences 3/3
