La dynamique

PHYSIQUE
Mécanique
La dynamique
Chapitres 4, 5 et 6
MARC VOYER
CSDPS
2016-17

Marc Voyer Physique : Mécanique : La dynamique Page
1
La première loi de Newton (Principe d’inertie)
Un objet au repos ou en MRU conservera cet état indéfiniment, à moins qu’une
force ne vienne modifier cet état de mouvement.
1. On avertit les personnes travaillant dans la construction de ne pas laisser
leur casque de protection sur le rebord de la fenêtre arrière de leur voiture.
Pourquoi ?
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2. Du haut d’un balcon, on observe une petite fille qui fait
tournoyer à bout de bras une balle rattachée à une
ficelle. Si la ficelle se brise à la position illustrée ci-
contre, quelle sera la trajectoire de la balle ? Pourquoi ?
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3. Pourquoi faut-il bien attacher sa ceinture en voiture ?
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4. Pourquoi la sonde spatiale « Voyager » ne s’est-elle pas encore arrêtée
après tant d’années ?
(Un petit rappel, elle n’est pas propulsée par un moteur!)
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2
La force résultante
1. Déterminer la force résultante pour chacun des diagrammes suivants.
Indiquer dans quel cas l’objet peut-être au repos.
a)
b)
c)
2. Un avion à réaction se déplace à vitesse constante en vol horizontal
rectiligne. Qu’est-ce que cela révèle au sujet des forces qui agissent sur lui ?
Dessiner le schéma montrant toutes les forces que subit l’avion.
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3. Les schémas ci-dessous montrent des forces agissantes sur divers objets.
Dans chacun des deux cas, détermine la force résultante.
a)
1F
= 18 N [30 ]
2F
= 16 N [110 ]
3F
= 18 N [240 ]
b)
1F
= 34 N [80 ]
2F
= 40 N [160 ]
3F
= 28 N [205 ]
4F
= 36 N [330 ]
4. La petite Élise s’amuse avec sa Barbie. Malheureusement, son méchant
frère Martin décide de la lui voler. Il tire sur les jambes de celle-ci (la
poupée) avec une force de 55 N [NO]. Cependant, Élise ne lâche pas prise
est retient son amie de plastique avec une force de 75 N [SE]. Quelle est la
force résultante exercée sur la célèbre poupée ?
1F
2F
3F
1F
2F
3F
4F

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4
La force équilibrante
La plupart des choses qui nous entourent, qu’il s’agisse de phénomènes
naturels ou artificiels, sont en état d’équilibre statique : une pomme dans un
arbre, la neige sur un toit, un rocher à flanc de montagne, les maisons qui nous
abritent, les ponts qui traversent les cours d’eau et l’échelle appuyée contre un
mur.
On sait aussi que la somme de toutes les forces appliquées sur un objet est
appelée « force résultante ». Ainsi, un objet est en équilibre lorsque la force
résultante appliquée sur cet objet est nulle, et il n’est pas en équilibre lorsque la
force résultante n’est pas nulle. Si, à ce moment, on ajoute une seule force, et
que cette force vient compenser la force résultante, alors on place l’objet en
équilibre. On appelle équilibrante,
E
F
, la force unique qu’on doit ajouter à un
système pour le mettre en équilibre. En pratique, l’équilibrante est de même
grandeur que la résultante, mais de direction opposée.
1. Si la résultante d’un système est : 200 N [E 25 N], quelle est l’équilibrante ?
2. À la garderie, trois enfants s’amusent sur un plancher lisse et droit qui n’offre
aucun frottement. Ils tirent horizontalement sur des ficelles rattachées à un
petit camion. Béatrice tire avec une force de 16 N [E] et Karl, avec une force
de 12 N [N]. Quelle force Sergio doit-il exercer pour maintenir l’équilibre
statique ?