1ère S TP physique 05 Les lois de Newton 1. Vérification de la deuxième loi de Newton (document 1). G Un mobile autoporteur, de masse m = 220 g, de centre O d’inertie G est relié à une extrémité d’un ressort de masse négligeable, l’autre extrémité étant fixée en un point O à la table à digitaliser horizontale. Le mobile est lancé sur la table, la trajectoire de G est à l'échelle 1 et la durée entre 2 enregistrements est = 40 ms. Ressort à vide, la longueur OG vaut lv = 15,0 cm. La constante de raideur du ressort est k = 10 N.m-1. 1.1. Définir le système étudié et le référentiel d'étude. 1.2. Etablir le bilan des forces extérieures appliquées au système. Faire un schéma (vue de profil) où seront représentées ces forces sans considération d'échelle. Déterminer la résultante des forces appliquées au système. 1.3. Calculer puis représenter la résultante des forces aux dates t2 et t8. Echelle : 1 cm pour 0,1 N. 1.4. Déterminer et construire les vecteurs vitesses du centre d’inertie aux dates t1, t3, t7 et t9. Echelle : 1 cm pour 0,1 m.s-1. 1.5. Déterminer et construire les vecteurs variations de vitesses v2 et v8 aux dates t2 et t8. 1.6. La 2ème loi de Newton est-elle vérifiée ? Justifier avec soin. 2. Etude d’un choc : centre d’inertie, interactions (document 2). Le document ci-dessus représente les positions successives des centres d’inertie A et B de deux palets lors d’un choc sur une aérotable horizontale. A B Données. Echelle 1. Durée entre deux prises de vue : 1 s. Masses : mB = 2 mA ; mB = 200 g. 25 2.1. Définir le référentiel d’étude. 2.2. Système étudié : l’ensemble des 2 palets AB . Le centre d’inertie G d’un système de 2 points matériels est aussi son centre de masse, c’est-à-dire le barycentre de ces deux points affectés des coefficients masses. a. Ecrire la relation entre mB, GB, mA et GA, puis la relation vectorielle correspondante. b. Déterminer les positions successives du centre d’inertie G du système. En déduire la nature du mouvement de G. Déterminer sa vitesse vG. Représenter aux dates t4 et t6, les vecteurs vitesses instantanées vG , vA , vB (1 cm pour 0,2 m.s-1). c. En utilisant les lois de Newton, expliquer, avant, pendant et après le choc, les mouvements de A, B et G. S’appuyer sur des schémas mettant en évidence les forces mises en jeu. 2.3. Système étudié : chacun des palets A et B au cours du choc. a. Représenter à la date du choc les vecteurs variations de vitesses vA et vB de A et B. b. Quelle relation y a-t-il entre FA / B et FB/A au cours du choc ? Justifier. Représenter qualitativement ces forces sur le document. c. Comparer vA et vB . Expliquer. v d. Calculer la valeur commune des forces d’interaction au cours du choc, sachant que F m t 1ère S TP physique 05 Document 1 G0 O 1ère S TP physique 05 Document 2 B A t0 t0