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UAA3 - élèves

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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 :
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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 ------------------------------------------------ :
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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 :
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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.
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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.
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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/
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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 -------------------------------------------.
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6) Résultante des forces
a) Détermination de la résultante de forces de même direction (ou droite d’action)
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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.
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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
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Chapitre 2 : Forces et équilibre
Chapitre 3 : Travail d’une force
Chapitre 4 : Puissance et machines simples
Chapitre 5 : Energie
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