Forces et mouvement l

Forces et mouvement
1)Mouvement d'un solide indéformable
1.1)Notion de référentiel.
Activité :
Dans les vidéos suivantes, décrivez le mouvement des objets...
Conclusion :
En physique lors de l'étude d'un système il est indispensable de décrire le référentiel
d'étude.
1.2)La trajectoire
La trajectoire d'un point d'un solide est l'ensemble des positions occupées par ce point au
cours du temps. Elle dépend du référentiel choisi.
1.3)Définition de la vitesse
•La vitesse moyenne :
La vitesse moyenne est égale au quotient de la
longueur parcourue par la durée du trajet.
•La vitesse instantanée :
*Il s'agit de la vitesse de l'objet à un instant t
donné.
La vitesse v à un instant donné t est la vitesse
moyenne vm calculée sur l'intervalle de temps le
plus petit posible autour de l'instant t.
l longueur du chemin parcouru entre les deux
positions.
t : durée entre les positions A9 et A11.
Remarque :
• si la courbure de la trajectoire est peu importante, on peut écrire: l 
•Au cours du mouvement, si les vitesses instantanées :
L
l

•sont égales, le mouvement est uniforme
•augmentent, le mouvement est accéléré
•diminuent, le mouvement est décéléré (ou ralenti)
1.4)Vecteur vitesse
Comment tracer un vecteur_vitesse
Caractéristiques du vecteur
V
•origine : le point considéré (M)
•direction : tangente à la trajectoire
•sens : celui du mouvement
•valeur : celle de la vitesse à l'instant choisi
Sur un schéma, la longueur du vecteur
vitesse se calcule grâce l'échelle choisie.
•Si
V
est un vecteur constant (même direction, même sens et même longueur) pendant le
mouvement, le point M a un mouvement rectiligne et uniforme.
•Si la vitesse seulement est constante, le mouvement est uniforme mais sa trajectoire est
quelconque.
2)Le centre d'inertie
2.1)Notion de solide.
Définition :
Un solide ne se déforme pas sous l'effet des forces qu'il subit. Il est indéformable.Dans un
solide, la distance entre deux points quelconques reste constante.
2.2)Le centre d'inertie
anim_centre_inertie
Tracer sur l'image ci-dessus la trajectoire du carré et du rond. Quelle est le mouvement le plus
simple à étudier ?
La trajectoire du carré semble rectiligne. C'est le point dont le mouvement est le plus facile à
étudier.

Définition :
•Lorsqu'un solide est en mouvement, l'un de ses points décrit généralement une
trajectoire plus simple que celle des autres points: c'est le centre d'inertie du solide,
noté G.
•Pour un solide géométrique homogène, le centre d'inertie se trouve au centre
géométrique de l'objet.
•Lorsque le mouvement d'un solide est quelconque et complexe, on se contente de
décrire le mouvement de son centre d'inertie.
3)Etude de mouvements particuliers
3.1)La translation
Translation rectiligne : Bagages sur un tapis roulant...
*
Translation circulaire :
Définitions :
Lorsqu'un solide a un mouvement de translation:
•Tous les points du solide ont des trajectoires identiques
•Tout segment du solide reste parallèle à sa direction
initiale au cours du mouvement.
•Tous les points d'un solide en translation ont à chaque
instant le même vecteur vitesse.
3.2)La rotation
Lorsqu'un solide est animé d'un mouvement de rotation autour
d'un axe fixe (appelé =t axe de rotation):
•Les points situés sur l'axe sont immobiles
•Les points situés hors de l'axe décrivent des trajectoires
circulaires centrées sur l'axe.

Vitesse angulaire :
Pendant la durée Δt les deux rayons RA et RB ont tourné du
même angle α.
Tous les points d'un solide en rotation autour d'un axe ont
la même vitesse angulaire
ω: en radian par seconde (rad.s-1)
α: angle balayé en radian (rad)
∆t: en seconde (s)
Relation entre la vitesse et la vitesse angulaire :
Si le point A parcourt la longueurl
pendant la durée Δt = t'-t, il a une vitesse moyenne :
Or,l
α. avecrayon de la trajectoire du point A.
D'où :
On peut généraliser ce résultat aux valeurs instantanées :
La vitesse v d'un point situé à la distance R de l'axe de rotation est liée à la vitesse angulaireωpar
la relation: v: en m.s-1
V=Rω R: en m
ω en rad
Remarque:
Tous les points d'un solide en rotation autour d'un axe fixe n'ont pas la même vitesse v: Plus un
point est proche de l'axe de rotation, plus l'arc décrit est petit et plus la vitesse v est petite.
ω = α
∆
l
ωΜ
α.
∆
 α.

4)Forces macroscopiques s'exerçant sur un solide.
4.1)Rappel : définition d'une force
Mouvement d'un mobile Déformation d'un corps
Décrivez la trajectoire de la bille.
La trajectoire de la bille est rectiligne.
Placer une règle plate sur deux cales.
Schématiser le dispositif :
Placer une masse de 100 g au milieu de la
règle. Schématiser le dispositif :
Placer l'aimant près de la trajectoire
précédente, pas trop près de sorte que la bille
ne se fixe pas sur l'aimant.
Lâcher la bille.
Décrire la trajectoire :
La bille est déviée de sa trajectoire en
approchant de l'aimant. elle décrit une
courbe.
Placer une masse supplémentaire de 200 g
au milieu de la règle.
Schématiser le dispositif :
Décrire vos observations :
La règle est déformée sous l'action des
masses. La déformation augmente avec la
masse.
Conclusion :
On appelle force toute cause capable :
- de modifier le mouvement d'un corps : qu'il soit au repos ou en mouvement au
moment où il subit l'action de la force ;
- de déformer ce corps.
4.2)Comment décrire une force...
Les quatre caractéristiques d’une force sont :
•Le point d’application : c’est le point de l’objet où la force agit.
•La droite d’action : c’est la direction suivant laquelle elle agit.
•Le sens.
•La valeur : elle peut être plus ou moins intense.
On mesure la valeur d’une force avec un dynamomètre.
L’unité de la valeur de la force est le newton; son symbole est N