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Rappels de mécanique
COURS
Choix d’un système et choix des repères
● En général, les choix d’un système, d’un repère d’espace et d’un repère
de temps sont tels qu’ils facilitent l’étude mécanique envisagée.
1. Le système étudié
● En mécanique, un système est un objet ou un ensemble d’objets que
l’on distingue de son environnement pour effectuer une étude particulière.
Exemple : Une automobile se déplaçant sur une route rectiligne.
© Bordas
2. Le repère de temps
● Un repère de temps est l’association d’une origine temporelle et d’un
« hachoir de temps » constitué par une horloge. En général, on fixe l’origine
des temps pour un événement donné ( t = 0 ).
Exemple : L’origine des temps est prise au départ de l’automobile.
3. Le repère d’espace
● Un repère d’espace est constitué par un point origine O lié à un solide
de référence et un système d’axes à une, deux ou trois dimensions.
Exemple : L’origine des espaces est prise au point de départ O de
l’automobile ; l’axe est une droite matérialisant la route ; le sens positif
est celui du déplacement de l’automobile.
Force et effet d’une force
● La force est un « modèle physique » qui représente une action mécanique agissant sur un objet. Une force se représente par un vecteur-force,
en général appliqué en un point appelé point d’application de la force.
Exemple : Le poids P d’un corps agissant
en G, centre de gravité du corps.
Une force agissant sur un objet peut :
– contribuer à maintenir cet objet en
équilibre ;
– le mettre en mouvement ;
– modifier sa vitesse ou sa trajectoire, ou
les deux en même temps.
G
P
Fig. 1 – La pomme de Newton
Physique Tle S
ÉVOLUTION DES SYSTÈMES MÉCANIQUES
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EXERCICE
Énoncé
Résolution
1. Le repère de temps choisi : l'instant du départ de la bille.
Le repère d'espace choisi : ( O; i ), avec O point de départ de la bille et i
vecteur unitaire d'espace vertical et dirigé vers le bas.
2. Le repère de temps choisi : l'instant du départ de la bille.
© Bordas
1. On veut étudier au laboratoire la chute verticale d'une bille.
Définir les repères de temps et d'espace que l'on peut choisir pour effectuer
une telle étude.
2. On lance maintenant une bille d'un point O avec une vitesse initiale. Ce
vecteur vitesse est incliné par rapport à l'horizontale. Le mouvement est
coplanaire et vertical. Définir les repères de temps et d'espace que l'on peut
choisir pour effectuer ce mouvement.
3. On lance un satellite artificiel autour de la Terre. Définir le repère à
choisir pour étudier ce mouvement.
4. On envoie un satellite dans le système solaire afin de prendre des photographies de la surface de Jupiter. Quel repère d'espace choisir pour étudier
le mouvement de ce satellite ?
5. Le Soleil est l’une des 200 milliards d’étoiles qui constituent notre galaxie,
appelée Galaxie. Le Soleil tourne autour du noyau de la galaxie. Il met
environ 200 millions d’années pour effectuer un tour complet. Quel repère
d’espace doit-on utiliser pour décrire le mouvement du soleil ?
Le repère d'espace choisi : ( O; i , j ), avec O point de départ de la bille, i
vecteur unitaire d'espace horizontal contenu dans le plan dans lequel se
déplace la bille et j un vecteur unitaire d'espace vertical, dirigé vers le
haut et situé dans le plan dans lequel se déplace la bille.
3. Le repère d'espace est un repère géocentrique. Ce repère est défini
ainsi : le point origine est le centre de la Terre ; les trois vecteurs unitaires
d'espace sont dirigés vers trois étoiles quasi fixes sur la voûte céleste.
4. Le repère d'espace est un repère héliocentrique. Ce repère est défini
ainsi : le point origine est le centre du Soleil ; les trois vecteurs unitaires
d'espace sont dirigés vers trois étoiles quasi fixes sur la voûte céleste.
5. Le repère d’espace utilisé pour décrire le mouvement du Soleil autour
du noyau de la Galaxie est le repère galactocentrique : le point d’origine
est le centre du noyau de la Galaxie ; les trois vecteurs unitaires d’espace
sont dirigés vers trois galaxies très lointaines quasi fixes sur la voûte
céleste.
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ÉVOLUTION DES SYSTÈMES MÉCANIQUES
Physique Tle S