AE 25 Bilan des forces et principe d`inertie

AE 25 : Bilan des forces et principe d'inertie
But : Travailler sur la modélisation d'une force et utiliser le principe d’inertie pour interpréter des
mouvements simples en termes de forces.
Capacités travaillées pendant cette activité expérimentale :
Rechercher :
-Observer, extraire des informations d'un fait observé (3)
Réaliser :
-Exprimer une loi, un principe par une phrase correcte. (5)
Raisonner :
-Valider ou invalider une hypothèse (28)
I. Actions mécaniques
Dans un référentiel terrestre, on étudie certaines phases particulières de la descente verticale d’un
parachutiste de masse m = 70 kg, qui s’est laissé tomber d’un hélicoptère:
Diagrammes
Représentation
Objets-actions
des forces
PHASE 1 :
Saut de l’avion parachute
fermé
Mouvement :
B
La valeur de la vitesse
augmente jusqu’à 50 m.s -1.
Causes de la chute :
PHASE 2 : Après l'ouverture
du parachute
Mouvement :
La vitesse est de 5 m.s-1.
Causes de la diminution de la vitesse :
B
1. Remplir la première colonne du tableau
2. Faire un diagramme objet-actions pour les deux phases.
3. Représentez le poids sur la 4ème colonne nous prendrons 1 cm = 600 N et gT=10 N.kg-1 .
4. À votre avis, par rapport au Poids , la deuxième force à schématiser, est-elle en valeur :
plus grande
plus petite
égale
cochez votre réponse puis votez avec Plickers
5. Quels sont les effets d’une action mécanique sur le mouvement d’un objet ?
II. Représentation d'actions mécaniques (Exercice à compléter au crayon à papier) .
III. Le principe d'inertie
Visionner la vidéo sur http://www.olympic.org/ - Page d’accueil : sélectionner « sport » puis « curling »
Pour simuler la pierre de curling se déplaçant sur la glace, on
dispose d’une table à coussin d’air et d’un mobile autoporteur muni
d’une soufflerie qui envoie un courant d’air vers le bas. Le « coussin
d’air » entre le mobile et la table permet au mobile de glisser sans
frottement
Une pointe au centre du mobile autoporteur, raccordée à un
dispositif électrique, crée des étincelles, à intervalle de temps
régulier et connu. Chaque étincelle laisse une trace noire sur la
feuille de papier : on obtient ainsi la trajectoire du centre du mobile.
On souhaite enregistrer la position du centre du mobile durant 3 phases :
Mobile
Curling
Phase 1
Mobile au repos sur la table
Pierre avant le début du jeu
Phase 2
Mobile mis en mouvement avec le doigt
Pierre de curling lancée par le skip
Phase 3
Le mobile est lâché
Pierre lachée
Voici l’enregistrement obtenu pour un mobile lancé avec la soufflerie : (Δt = 60ms)
Phase 1 : Point A ; Phase 2 : De A à B ; Phase 3 : de B à C
Questions
1. Pour chacune des trois phases :
a. Effectuer le diagramme objet-actions qui s’exercent sur le mobile.
b. Représenter, sur un schéma simplifié, les forces exercées sur le mobile par des
vecteurs. (1cm=2N)
Masse du mobile : m = 625g
Intensité de la pesanteur g = 9.81 N.kg-1
Valeur de la force exercée par le doigt sur le mobile : Fdoigt/mobile=4N
2. Dans la phase 1, c’est-à-dire au repos, que peut-on dire des forces s’exerçant sur la pierre?
Données :
3. Dans la phase 3, calculer la vitesse de 3 points différents et décrire le mouvement de la
pierre.
Que peut-on dire des forces s’exerçant sur la pierre ?
4. On dit que le principe d’inertie s’applique aux phases 1 et 3. Proposer un énoncé de celui-ci.
Un choix d'énoncés possibles du principe d'inertie peut vous être donné par le professeur.
5. Maintenant que vous avez connaissez le principe d'inertie, revenons sur la question I. 4 :
À votre avis, la deuxième force à schématiser, est-elle en valeur :
plus grande
plus petite
égale
cochez votre réponse puis votez avec Plickers
Où est le principe d'inertie ?
1/ Si la vitesse et la direction de l’objet ne varient pas (corps immobile ou mouvement rectiligne uniforme)
alors les forces qui s’exercent sur ce corps se compensent . (Ex : un livre sur une table)
2/ Si la vitesse ou la direction de l’objet ou les deux à la fois varient (corps ni immobile, ni en mouvement
rectiligne uniforme) alors les forces qui s’exercent sur ce corps ne se compensent pas . (Ex : enfant sur un
tourniquet.)
3/ Si les forces qui s’exercent sur un objet se compensent alors la vitesse et la direction de cet objet ne
varient pas (corps immobile ou mouvement rectiligne uniforme). (Ex : Enfants tirant sur une corde).
4/ Si les forces qui s’exercent sur un objet ne se compensent pas alors la vitesse et/ou la direction varient .
(corps ni immobile, ni en mouvement rectiligne uniforme).(Ex : Enfants tirant sur une corde. Un troisième
enfant vient prêter main
forte.)
Où est le principe d'inertie ?
1/ Si la vitesse et la direction de l’objet ne varient pas (corps immobile ou mouvement rectiligne uniforme)
alors les forces qui s’exercent sur ce corps se compensent . (Ex : un livre sur une table)
2/ Si la vitesse ou la direction de l’objet ou les deux à la fois varient (corps ni immobile, ni en mouvement
rectiligne uniforme) alors les forces qui s’exercent sur ce corps ne se compensent pas . (Ex : enfant sur un
tourniquet.)
3/ Si les forces qui s’exercent sur un objet se compensent alors la vitesse et la direction de cet objet ne
varient pas (corps immobile ou mouvement rectiligne uniforme). (Ex : Enfants tirant sur une corde).
4/ Si les forces qui s’exercent sur un objet ne se compensent pas alors la vitesse et/ou la direction varient .
(corps ni immobile, ni en mouvement rectiligne uniforme).(Ex : Enfants tirant sur une corde. Un troisième
enfant vient prêter main
forte.)