mouvements et forces - Sciences Physiques et Chimiques, M. Maudet

2de / Chapitre 3
MOUVEMENTS ET FORCES
DANS LE DOMAİNE DU SPORT
1/ DESCRİPTİON DES MOUVEMENTS :
a - Observation des mouvements :
Activité n°1
L’étude d’un mouvement peut se faire grâce à un enregistrement vidéo ou par chronophotographie :
y
Pour analyser le mouvement d’un objet, il faut localiser
à différents instants la position de cet objet.
Pour cela on a donc besoin :
- d’un repère d’espace (Oxy) pour déterminer ses coordonnées
- d’un repère de temps (horloge) pour associer une date t à
chacune de ses positions
O
x
chronophotographie d’un saut en longueur
Remarque : Lorsqu’un objet se déplace, tous les points qui le constituent n’ont pas forcément le même mouvement.
Pour simplifier, on réduit généralement son étude à celle d’un point particulier : son centre de gravité.
b - Caractéristiques des mouvements :
Le mouvement d’un objet est caractérisé par sa trajectoire et l’évolution de sa vitesse :
 La trajectoire d’un objet correspond à l’ensemble de ses positions
au cours du temps :
- si la trajectoire est une courbe elle est dite curviligne (fig. a)
- si la trajectoire est une droite elle est dite rectiligne (fig. b)
Fig.b
- si la trajectoire est un cercle elle est dite circulaire (fig. c)
Fig.c
 La vitesse v d’un objet est le rapport de la distance D parcourue par
la durée Δt du parcours :
D s’exprime en mètre (m)
Δt s’exprime en seconde (s)
v = s’exprime en mètre par seconde (m/s)
x 3,6
Conversion : Pour exprimer une vitesse on utilise aussi le kilomètre par heure (km/h) :
Exercices : n°8,9,11,12,21,(22) p121/123
m/s
km/h
÷ 3,6
La connaissance de la trajectoire et de l’évolution de la vitesse d’un objet permettent de décrire son mouvement :
c - Relativité des mouvements :
Activité n°2
La trajectoire et la vitesse d’un objet peuvent être différents suivant l’objet de référence par rapport auquel on
étudie le mouvement. Exemple de la trajectoire d’un parachutiste :
Trajectoire par rapport au référentiel terrestre
Trajectoire par rapport au référentiel de l’avion
Il est nécessaire de préciser le l’objet de référence, appelé référentiel , par rapport auquel on étudie le mouvement.
Exercices : n°16,17,20,26,30 p122/124
2/ LES FORCES ET LEURS ACTİONS SUR LES MOUVEMENTS :
Activité n°3
L’action exercée par un objet (=acteur) sur un autre objet (=receveur) peut être modélisée par une force.
Cette force est représentée par un segment fléché, appelé vecteur force
Facteur/receveur
F
, dont les caractéristiques sont :
point d’application
direction
sens
intensité
F (se mesure avec un dynamomètre et s’exprime en Newton (N)
)
Lorsqu’une force s’exerce sur un objet elle peut avoir pour effets de :
mettre l’objet en mouvement
modifier la trajectoire de l’objet
modifier la vitesse de l’objet
mettre l’objet en
mouvement
Exercices : n°5,9,23,(32) p136/140
modifier la vitesse de
modifier la trajectoire de
l’objet
l’objet
déformer un objet
3/ LE PRİNCİPE D’İNERTİE :
Activité n°4
L’expérience nous montre que dans le référentiel terrestre, lorsqu’un objet n’est soumis à aucune force ou à des
forces qui se compensent (ce qui est équivalent) :
- soit il est immobile et il le reste
modifier la vitesse de
- soit il est en mouvement avec une trajectoire rectiligne et une vitesse constante
l’objet
Ces constatations expérimentales ont amené Galilée (1564-1642) a énoncé un principe fondateur de la
un principe fondateur de la physique, le principe d’inertie :
« Si les forces qui s’exercent sur un objet se compensent alors cet objet
persévère dans un état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme »
Réciproquement : « Si un objet est au repos ou en mouvement rectiligne uniforme
alors il est soumis à des forces qui se compensent »
A
Conséquences :
□ une force n’est pas toujours nécessaire pour entretenir un mouvement.
□ quand un solide est animé d’un mouvement qui n’est pas rectiligne uniforme alors il est soumis
à des forces qui ne se compensent pas.
Exercices : n°18,19,21,25 p138/139