PHYSIQUE 2H 4ÈME UAA3 : « Travail, Puissance, Energie » Chapitre 1 : Prérequis de 3ème année 1) Définition d’une force Dans la vie courante, quelles sont les forces que vous rencontrez ? Citez qq exemples : ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------A partir de ces exemples et de vos connaissances antérieures, essayez de formuler votre définition d’une force : ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Essayons de parfaire votre définition en nous appuyant sur quelques situations : Mme PETIT Athénée Jules BARA Année scolaire 2020/2021 1 PHYSIQUE 2H 4ÈME Situation 1 : déposons un objet sur un ressort ou ajoutons une masse à un ressort Qu’observez vous ? ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Situation 2 : pressons entre nos doigts un ballon gonflé Qu’observez vous ? ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Nous pouvons donc en déduire la définition d’une force : Une force est donc la grandeur qui caractérise toute cause capable -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Cette définition succincte sera approfondie en 5ème année lorsque nous parlerons des lois de Newton. 2) La mesure d’une force Une force est une grandeur et peut donc se mesurer. L’instrument utilisé est le -----------------------------------------------Représentations de différents ------------------------------------------------ : Mme PETIT Athénée Jules BARA Année scolaire 2020/2021 2 PHYSIQUE 2H 4ÈME Le symbole de la valeur d’une force est F. L’unité de la force est le Newton (symbole : N). 3) La représentation d’une force Pour définir une force, nous devons préciser ses 4 caractéristiques : ➢ ➢ ➢ ➢ Son -------------------------------------------Son -------------------------------------------- (valeur) Sa ---------------------------------------------------------------------- (vertical /horizontal/oblique) Son ------------------(droite/gauche/bas/haut) Une force sera représentée par un segment de droite orienté appelé vecteur et symbolisée par F Représentons de cette manière une force de 6 N, de point d’application A, orientée avec un angle de 30° et dirigée vers le haut. Echelle : Mme PETIT Athénée Jules BARA Année scolaire 2020/2021 3 PHYSIQUE 2H 4ÈME 4) La force de pesanteur : le poids Situation 3 : laissons tomber une bille. Pourquoi cet objet tombe -t-il ? Comment appelle -t-on cette force ? Le poids d’un objet (symbole G) est la force avec laquelle la Terre (ou un autre astre) attire cet objet. L’intensité du poids (symbole G) s’exprime en Newton (N). Le poids a une direction --------------------------, est dirigé -------------------------------- et son point d’application est situé par convention ------------------------------------- Son intensité varie en fonction de l’objet et de sa situation. 5) Relation poids/masse Réalisons la manipulation suivante : Matériel : une balance, un dynamomètre, une série de 5 objets (plaquettes ou cylindres) Mode opératoire : détermine la masse et le poids de chaque objet. Mme PETIT Athénée Jules BARA Année scolaire 2020/2021 4 PHYSIQUE 2H 4ÈME Tableau des résultats : Masse m(en g) Masse m (en kg) Poids G (en N) Coefficient multiplicateur entre m et G Interprétation des résultats : Comment évolue le poids en fonction de la masse ? Le poids est donc une grandeur-----------------------------------------------------------------. La relation entre ces deux grandeurs est ----------------------------------------------. Le coefficient de proportionnalité correspond à la ---------------------------------------------------------et se note g. La relation s’écrit donc : G = m.g Dans le SI, l’unité de masse est le kg et l’unité du poids est le Newton (N). L’unité de la valeur du champ de pesanteur est le N/kg. Mme PETIT Athénée Jules BARA Année scolaire 2020/2021 5 PHYSIQUE 2H 4ÈME A partir des documents suivants, identifiez les facteurs de variation du poids d’un objet : Doc.1. Source : http://tpemontgolfieres.e-monsite.com/pages/ii-phenomenes-s-appliquant-a-la-montgolfiere/2-4-conjecture-sur-laltitude-maximale-de-la-montgolfiere.html Doc.2. Source : http://metaphysik.fr/manuel/index.php?id=3350101 Doc 3. Source : https://www.semconstellation.fr/intensite-de-la-pesanteur/ Mme PETIT Athénée Jules BARA Année scolaire 2020/2021 6 PHYSIQUE 2H 4ÈME Quels sont les 3 facteurs qui influencent le poids d’un objet ? ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Comment le poids varie-t-il avec ces facteurs ? ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Conclusion : Le poids d’un objet est une grandeur variable alors que sa masse est invariable quelque soit l’endroit sur Terre ou l’espace. ➢ Le poids diminue avec ---------------------------------------------. Cela signifie le poids diminue lorsque l’altitude ----------------------------. Ces deux grandeurs sont donc ----------------------------------------------------------------------------------. En effet, l’attraction de la Terre est moindre au sommet des montagnes. ➢ Le poids varie avec -----------------------------------------. Plus la masse de l’astre est importante, plus son attraction sur les corps ------------------------------------. Cela se traduit par une constante de gravité g ----------------------------------. ➢ Le poids varie avec -------------------------------------------. Mme PETIT Athénée Jules BARA Année scolaire 2020/2021 7 PHYSIQUE 2H 4ÈME 6) Résultante des forces a) Détermination de la résultante de forces de même direction (ou droite d’action) Mme PETIT Athénée Jules BARA Année scolaire 2020/2021 8 PHYSIQUE 2H Mme PETIT 4ÈME Athénée Jules BARA Année scolaire 2020/2021 9 PHYSIQUE 2H Mme PETIT 4ÈME Athénée Jules BARA Année scolaire 2020/2021 10 PHYSIQUE 2H 4ÈME b) Détermination de la résultante de forces de directions différentes Situation 4 : Trois élèves se placent devant le tableau. Un élève tient l’extrémité d’un ressort. A l’autre extrémité sont attachées deux cordes. Les deux autres élèves tirent chacun sur la corde dans des directions différentes. Ils exercent donc des forces F1 et F2. Illustrez cette expérience : En admettant que l’intensité de chacune des ces forces est respectivement 2 N et 3 N, représentez les à l’échelle (1 cm = 1N) selon la méthode vue au paragraphe 2. Traçons ensuite la résultante. Pour obtenir le vecteur représentant la résultante (se note R) des forces F1 et F2, il suffit de rechercher la somme vectorielle de celles-ci par construction d’un parallélogramme. Dans le cas de plusieurs forces concourantes, il suffit de tracer des résultantes intermédiaires. Nous verrons ce cas dans les exercices. Mme PETIT Athénée Jules BARA Année scolaire 2020/2021 11 PHYSIQUE 2H 4ÈME 7) Objectifs SAVOIRS ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ Définir une force et citer son unité dans le SI Citer et reconnaître l’instrument de mesure d’une force Définir le poids (ou force de pesanteur) et citer son unité Citer la valeur de la constante de gravité sur Terre Citer les 4 caractéristiques d’une force Citer les caractéristiques du poids par rapport à la masse SAVOIR FAIRE ➢ Représenter une force ➢ Calculer le poids d’un corps dans différentes situations ➢ Représenter la résultante de deux ou plusieurs forces concourantes (de même point d’application) de directions identiques ou différentes. ➢ Analyser des documents en lien avec le chapitre et tirer des conclusions ➢ Décrire une démarche expérimentale, analyser ses résultats et tirer des conclusions Mme PETIT Athénée Jules BARA Année scolaire 2020/2021 12 PHYSIQUE 2H 4ÈME Chapitre 2 : Forces et équilibre Chapitre 3 : Travail d’une force Chapitre 4 : Puissance et machines simples Chapitre 5 : Energie Mme PETIT Athénée Jules BARA Année scolaire 2020/2021 13
