I. Qu`est-ce qu`une action mécanique
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3ème Physique Actions, forces I. Qu’est-ce qu’une action mécanique ? Situation Une lampe fluorescente (« néon ») éclaire un mur Le vent pousse un pot de fleurs. Un acide attaque le calcaire Une fleur pousse, grandit Un perchiste prend appui sur sa perche pour sauter Le Soleil chauffe l’eau d’une piscine Un pot de fleur tombe d’un balcon Une raquette frappe une balle de tennis Type d’action Optique Effets Mécanique Chimique Biologique Mécanique Mise en mouvement Déformation de la perche Calorifique Mécanique Mécanique Modification de la vitesse Modification de la trajectoire Définition : Une action mécanique permet : - de mettre en mouvement, - de modifier la vitesse, - de modifier la trajectoire, - ou déformer un objet. En physique, on appelle force une action mécanique. II. Origine des forces Il n’existe que 4 types de forces (En fait, il en existe 2 autres, mais elles n’existent qu’au cœur des atomes) A. Force de contact Si 2 objets sont en contact, il y a obligatoirement existence de forces de contact entre les 2 objets qui se touchent. B. Force électrostatique Il existe 2 sortes d’électricité : l’électricité à charge positive et l’électricité à charge négative. On peut « donner » cette électricité à des objets (par exemple en les frottant). Comme les aimants, les charges contraires s’attirent, les charges identiques se repoussent. Si 2 objets portent des charges électrostatiques (on dit « statique » car ces charges ne se déplacent pas), il y a existence d’une force électrostatique entre les 2 objets chargés d’électricité. Ex : le pendule électrostatique, ou la déviation d’un filet d’eau avec une règle en plastique. Les forces électrostatiques sont des forces à distance. (Pas de contact) C. Force magnétique Si 2 objets sont magnétiques, il y a existence d’une force magnétique entre les 2 objets. Physique 3ème Les objets magnétiques de la vie courante sont : les aimants, les métaux à base de fer (fer, acier etc..) Un aimant possède obligatoirement 2 pôles différents, un pôle Nord et un pôle Sud. Si on casse un aimant en deux, on n’a pas 2 morceaux ayant 1 pôle chacune, mais 2 aimants, avec 2 pôles chacun. 2 pôles identiques se repoussent, 2 pôles contraires s’attirent. Les forces magnétiques sont des forces à distance D. Force gravitationnelle Si 2 objets ont une masse, il y a existence une force gravitationnelle entre les objets. Les forces gravitationnelles sont des forces à distance. Il y a toujours attraction entre les 2 objets. Ex : la Terre et un objet sur Terre. Les forces impliquent toujours deux objets. En fait, si un objet A agit sur un objet B, alors l’objet B agit de façon semblable mais opposée sur l’objet A. Par contre, en général, on ne s’intéresse qu’aux forces exercées sur un seul des 2 objets. La force semblable mais opposée n’est alors pas étudiée, mais elle existe. III.Caractéristiques des forces Pour décrire complètement une force, il faut préciser 4 caractéristiques : A. Le point d’application C’est l’endroit où s’exerce la force sur l’objet étudié. Pour les forces de contact, c’est le point de contact. Pour les forces à distance, c’est l’ensemble de l’objet dans son intégralité. On peut simplifier en n’utilisant qu’une seule force qui s’exerce en un point particulier (le centre de l’objet ou le centre de gravité de l’objet) B. La direction C’est la droite selon laquelle la force s’applique. Pour les forces de contact, c’est la droit perpendiculaire à la surface de contact. Pour une corde, c’est le long de la corde. Pour les forces à distance, c’est la droite qui joint les centres des objets. C. Le sens La direction possède 2 sens car c’est une droite. Il faut préciser le sens dans lequel la force agit sur l’objet. Seule la logique permet de déterminer ce sens. D. L’intensité C’est la valeur, la « force » de la force. L’intensité s’exprime en Newton (N). Elle se mesure avec un dynamomètre (en général, la mesure est liée à la déformation d’un ressort) 3ème Physique IV. Représentation d’une force On représente une force par un vecteur (flèche). On note le nom de la force à proximité. Ex : si F1 est une force, alors on écrit F1 . Point de départ du vecteur = point d’application de la force Direction et sens du vecteur = direction et sens de la force Longueur du vecteur = proportionnelle à l’intensité de la force, selon une échelle choisie ou donnée. Poids d’un objet Ex : 2 objets en contact Fboule/sol Fcorde/caisse P = FTerre/balle V. Bilan des forces Pour prévoir le mouvement d’un objet, il faut connaître toutes les forces qui s’exercent sur lui. Voici une méthode, qui, si elle est suivie rigoureusement, permet de ne rien oublier : le diagramme objet interaction. 1. Faire la liste des objets de l’énoncé. Pour chacun d’entre eux, dessiner un ovale. 2. Si l’énoncé n’en parle pas, ajouter la Terre (Attention, on considèrera que le sol et la Terre sont des objets différents : en effet le sol exerce et subit des forces de contact, la Terre exerce et subit des forces gravitationnelles) 3. Chaque ovale représente un objet. 4. Prendre les objets 2 à 2. S’il existe entre eux des forces de contact, électrostatique, magnétique ou gravitationnelles, représenter les par des doubles flèches courbes. (qui n’ont rien à voir avec les flèches des vecteurs) Noter à côté de chaque double flèche le type de force qui correspond (contact, électrique, magnétique ou gravitation) 5. Faire la liste des forces exercées sur un objet revient à faire la liste des flèches qui arrivent sur cet objet dans le diagramme. F1
