Exercices sur la partie II

Exercices sur la partie II
Relativité du mouvement – Principe d’inertie
3. Les forces se compensent-elles ?
Dans chacune des situations décrites on s’intéresse au mouvement de translation d’un objet ou d’un
personnage supposé indéformable dans le référentiel terrestre. D’après chaque description du
mouvement vous devez pouvoir dire si l’objet ou le personnage sont soumis ou non à un ensemble de
forces qui se compensent :
- un skieur descend une piste rectiligne, sa vitesse augmente de 2 m/s toutes les secondes ,
- une fusée décolle,
- un skieur remonte une piste grâce au « tire-fesse » qui le tracte rectilignement à vitesse constante,
- une voiture décrit un virage à la vitesse de 80 km/h,
- un palet de hockey sur glace décrit une trajectoire rectiligne à vitesse constante.
6. Patinage, bowling, curling
1. La patineuse représentée ci-contre est en mouvement rectiligne uniforme
par rapport au bord de la patinoire qui sera pris comme référentiel.
- Enoncer le principe d’inertie.
- Est-il valable dans ce référentiel ?
- La patineuse est-elle soumise à des forces qui se compensent ?
II. On considère les quilles de bowling représentées ci-dessous. On se place dans un référentiel
terrestre.
- Dans la situation 1, sont-elles soumises à des forces qui se compensent ?
- Y a-t-il modification du mouvement des quilles entre la situation et la situation 2 ?
- Dans l’affirmative, quelle est la force responsable de cette modification ?
III. Le curling est un jeu écossais qui remonte au XVIème siècle. On y joue sur une patinoire
horizontale. Il s’agit d’atteindre une cible circulaire peinte sur la glace avec un palet de pierre, muni
d’une poignée, que l’on fait glisser sur la glace. La glace est balayée devant le palet pour en faciliter le
glissement en éliminant les frottements. Deux situations sont imagées ci-dessous :
Situation 1
Situation 2
Situation 1
Situation 2

1. Dans la situation 1 , le joueur pousse le palet devant lui, suivant une trajectoire rectiligne, le
faisant ainsi passer de l’immobilité à une certaine vitesse de lancement. Dans un référentiel
terrestre :
- Le mouvement du palet est-il rectiligne uniforme ?
- Le palet est-il donc soumis à des forces qui se compensent ?
2. Dans la situation 2, le joueur lâche le palet qui poursuit alors sa trajectoire sur la glace. Le
mouvement du palet est alors rectiligne uniforme dans le même référentiel que précédemment.
Dans ce référentiel :
- Le palet est-il soumis à des forces qui se compensent ?
- Dans le cas où les frottements sur la glace ne seraient plus négligeables, que deviendrait le
mouvement du palet ? Pourquoi ?
L’autobus freine et s’arrête brusquement devant la maison de William. John, qui était confortablement
assis, se sent alors projeté vers l’avant.
1. L’autobus est-il encore en mouvement rectiligne uniforme ?
2. Le principe d’inertie est-il valable dans un référentiel lié à l’autobus ?
3. Quel est le mouvement que John tendait à conserver par rapport à la maison de William ?
Pourquoi ?
8. Week-end.
Monsieur et Madame Dupond partent en week-end. Monsieur Dupond démarre brusquement, et perd
une partie des paquets qu’il avait posés à l’arrière de sa voiture, comme l’indique le schéma ci-
dessous. Que s’est-il passé juste à l’instant du démarrage ?
9. Dans le TGV
Fig.1
7. Changement de référentiel : John dans
le bus, William dans la maison.
Le TGV atlantique se trouve au quai n°10 de la gare Montparnasse. Hugo ; désireux de se rendre
en vacances à Toulouse où il a prévu de jouer au Hockey a emporté son sac de sport dans le train.
Juste avant le départ le palet tombe au milieu du couloir et repose sur le sol horizontal, lisse et
glissant (Fig.1),
A l’heure prévue, le train démarre(Fig. 2)

Fig. 2
Questions
Durant tout l’exercice, le raisonnement suivi devra être détaillé par une phrase.
Questions
Compétences évaluées
I. Le train est à quai (fig.1)
a- Le palet est-il immobile par rapport au train ? au quai ?
Pour un physicien, la question « le palet est-il immobile » sans
autre précision a-t-elle du sens ?
Décrire le mouvement d’un point
dans un référentiel
b- Enoncer le principe de l’inertie.
Enoncer le principe de l’inertie
c- Dans le référentiel quai, quelles sont les forces qui
s’exercent sur le palet ?
Dans ce référentiel, les forces qui s’exercent sur le palet se
compensent-elles ?
Appliquer de façon directe le
principe de l’inertie
II. Le train démarre et part vers la gauche (fig.2)
Sens de déplacement du train
Le train se met en marche
Le train est à quai

On constate qu’au démarrage du train la position du palet
par rapport au quai n’est pas modifiée.
a- Représenter sur le deuxième schéma le palet juste après le
démarrage du train.
Dans le référentiel du quai, les forces qui s’exercent sur le palet
se compensent-elles ?
Appliquer de façon directe le
principe de l’inertie
b- Que fait alors le palet par rapport au train ?
Décrire le mouvement d’un point
dans un référentiel

L’interaction gravitationnelle
10. Attirance.
A partir des données qui suivent, calculer la force exercée par la Terre sur la Lune.
Masse de la Terre : MT = 6,01024 kg
Masse de la Lune : ML = 7,31022 kg
Distance Terre-Lune : d = 3,8105 km
Constante de gravitation : G = 6,710-11 SI
Représenter, en choisissant une échelle, la force d’interaction gravitationnelle exercée par la Terre sur
la Lune.
En vous appuyant sur un calcul, que pourriez-vous répondre à cette question ?
11. Le français tel qu’on le parle.
Première affirmation :
« La force qui retient la Lune sur son orbite tend vers la Terre, et est en raison réciproque du carré de
la distance des lieux de la Lune au centre de la Terre. »
Deuxième affirmation :
Crois-tu que c’est la force d’interaction
gravitationnelle s’exerçant entre nous qui est
responsable de notre attirance mutuelle ?