Chapitre I: La relativité du mouvement Une durée est l’intervalle de temps qui s’écoule entre les deux instants : t = tf - t0 Si on prend t0 = 0s pour l’origine des temps on a alors t = tf L’unité légale du temps est la seconde de symbole s III- Trajectoire d'un point II- Étude d'un mouvement I- Le temps instant et durée IV- Vitesse d'un po Dans un référentiel on appelle trajectoire la ligne formée par l’ensemble des positions successives occupées par un point du corps étudié au cours de son mouvement. - Si la trajectoire est une droite elle est dite rectiligne . - Si la trajectoire est un cercle elle est dite circulaire . - Si la trajectoire est une courbe elle est dite curviligne . Un objet qui se déplace au cours du temps est dit en mouvement. Pour pouvoir étudier le détail du mouvement de l’objet, il peut être nécessaire de l’enregistrer. On utilise la chronophotographie . La vitesse moyenne d’un point dans un référentiel est le quotient de la distance parcourue d dans ce référentiel par la durée du déplacement: v = d/ t L’unité légale de la vitesse est le mètre par seconde : m/s Pour étudier le mouvement d’un corps il faut préciser le solide choisi comme référence appelé référentiel . Dans un référentiel choisi on calcule la vitesse instantanée d’un point en mouvement à un instant précis en calculant la vitesse moyenne de ce point sur un intervalle de temps très petit autour de ce point. Différents types de référentiels: - Référentiel terrestre : pour étudier le mouvement d’un objet sur terre ou au voisinage de la terre. Le référentiel terrestre est constitué par la terre ou par tout autre objet fixe par rapport à la terre. - Référentiel géocentrique : Pour étudier la lune ou les satellites le référentiel terrestre n’est plus adapté. On utilise le référentiel géocentrique : il est définit par le centre de la Terre et par des étoiles lointaines fixes. Dans ce référentiel toutes les étoiles semblent immobiles, le soleil tourne quant à lui autour de la Terre en un an. - Référentiel héliocentrique : pour étudier le mouvement des planètes on utilise le référentiel héliocentrique, il est défini par le centre du soleil et des étoiles fixes. Dans ce référentiel c’est la terre qui tourne autour du soleil en un an. Chapitre II: Forces et mouvements I- Action de contact et action à distance II- Notion de force Voir ci-dessous Deux corps sont en int eraction et il y a action mécanique, si le mouvement de l’un dépend de la présence de l’autre et réciproquement. On appelle action mécanique une action capable de modifier le mouvement d’un corps. Cette action peut être de contact (un haltérophile qui soulève un altère) ou à distance (un bille métallique attirée par un aimant). Lors d’une action mécanique il y a un donneur et un receveur. IV- Principe d'inertie III- Influence de la masse d'un corps L’effet d’une force sur un mouvement dépend de la masse de ce corps. Plus la masse d’un corps est faible plus la modification de son mouvement due à une force sera importante Le principe d’inertie énonce que tout objet persévère dans son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme si les forces qui s’exercent sur lui se compensent. Forces à connaître Le poids : tout corps à la surface de la Terre est soumis à cette force. point d'application : centre de gravité direction : verticale sens : vers le bas valeur : P = mg avec P en Newton (N) ; m : masse du corps en kg; g : valeur du champ de pesanteur ( N/kg) La réaction du support : tout corps en contact avec un support subit de sa part cette force. point d'application : point de contact entre le support et le système direction : perpendiculaire au support sens : du support vers le système La tension du fil : si un corps est "suspendu" par un fil, celui-ci exerce sur le corps une force appelée tension du fil point d'application : point de contact entre le fil et le système direction : selon la direction du fil sens : du système vers le fil Les forces de frottements : Tout corps en mouvement est soumis à des forces de frottements (qui peuvent parfois être considérées comme négligeables) Point d’application : surface de contact entre auteur et receveur Direction : celle du mouvement Sens : opposé à celui du mouvement t Chapitre III: Un autre type de force: la force d'attraction gravitationnelle n point Deux corps ponctuels de masses m et m' exercent l'un sur l'autre des forces attractives de même valeur: F = F' = G.m.m' /d² --> avec G: Constante de gravitation: G=6,67.10^(-11) N.m^(2).kg^(-2 ) d: Distance séparant les masses m et m'. Généralisation aux astres célestes : Le résultat précédent peut-être généralisé aux corps à répartition sphérique de masse (RSDM), c'est à dire dont la masse est régulièrement répartie autour de leur centre. Exmple : F (Terre/Lune) = G.M(Terre).M(Lune) / d²(Terre-Lune) A la précision choisie, le poids d'un corps peut être identifié à la force de gravitation exercée par la Terre sur ce corps. Nous dirons donc que ces deux forces sont égales en première approximation. ainsi P = m.g = F = G.m.m' / d² soit g = G.m' / d² m, m' : masses des deux corps étudiés (kg) I- Étude théorique LE SPORT - Un gaz peut être comprimé (on peut réduire le volume qu'il occupe). Il est compressible . - Un gaz occupe tout le volume qui lui est offert. Il est expansible. - Deux gaz mis en contact se mélangent progressivement. - Des particules (de fumée par exemple), en suspension dans un gaz, sont en mouvement permanent (mouvement Brownien). Attention!! la fumée n'est pas un gaz mais elle est constituée de tous petits solides. - L'agitation thermique augmente avec la température La déformation du ballon peut être attribuée à un ensemble de forces qu'exercent les molécules lors de leurs chocs sur la paroi de celui-ci . Pression et force pressante sont indissociables. avec: p = F/S P en pascal (Pa) ou hPa=10^2 Pa, 1 bar=10^5 Pa F en newton (N) S en mètre carré (m²) La force pressante est telle que : Point d’application : le centre de la surface Direction : perpendiculaire à la surface Sens : du fluide vers la surface Valeur : indépendante de l’orientation de la surface II- Pression et plongée Chapitre V: La Pression La pression hydrostatique : est la pression qui résulte de la force pressante exercée par le liquide qui se trouve au dessus du corps étudié. Ainsi la différence de pression entre deux points d’un liquide dépend de leur différence de profondeur. Dans le cas de l’eau la pression hydrostatique augmente de 1 bar (105 Pa) tous les 10 m La pression absolue Pabs est la somme de la pression hydrostatique Phydro et de la pression atmosphérique Patm. Loi de Boyle et Mariotte : A température constante, le volume V d’une quantité de gaz donnée varie de façon inversement proportionnelle à la pression P qu’il subit. On a : P.V = cste Ce phénomène est très important pour les plongeurs : nous respirons de l'air comprimé, pendant la remontée cet air va se détendre et augmenter en volume. Si on bloque sa respiration pendant la remontée, l'air contenu dans les poumons va les distendre jusqu'au point de rupture des tissus. Cet accident très grave s'appelle la " surpression pulmonaire " Loi de Henry : A température constante et à saturation, la quantité de gaz dissout dans un liquide est proportionnelle à la pression qu'exerce ce gaz sur le liquide. En plongée, on respire de l'air comprimé qui va se dissoudre dans le corps. L'azote de l'air n'est pas consommé par l'organisme et peut former des bulles dans nos tissus si on remonte trop rapidement d'une plongée. Ces bulles peuvent obstruer des vaisseaux, comprimer des tissus vitaux,... C'est " l'accident de décompression ", qu'on évite en remontant lentement et en faisant des paliers de décompression. III- Pression et sport en altitude La pression atmosphérique que les météorologues évoquent dans les bulletins de prévision du temps, est la pression de l’air qui nous entoure. La valeur moyenne de la pression atmosphérique est de 1,013. 105 Pa Les différences de pression atmosphérique à la surface de la Terre sont responsables des phénomènes climatiques . La pression atmosphérique varie peu jusqu’à des altitudes de quelques centaines de mètres, mais change sensiblement pour des différences d’altitudes de l’ordre du km. La pression atmosphérique diminue lorsque l’altitude augmente ce qui signifie que la quantité de molécule de gaz pour un même volume d’air diminue. Lorsque l’on monte en altitude la diminution importante de la pression et la raréfaction du dioxygène, n’est pas sans conséquences pour l’homme. Outre les effets d’un manque de dioxygène sur les fonctions vitales, la baisse importante de la pression atmosphérique peut entraîner une diminution importante de la température d’ébullition des liquides pouvant entraîner ainsi l’ébullition du sang !