VITESSE ② ACTIONS MECANIQUES – NOTION DE FORCE ③
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NOM et Prénom de l’élève : ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… COURS DE SCIENCES PHYSIQUES Classe de 2nd GT ACTIVITÉS ① MOUVEMENT–TRAJECTOIRE –VITESSE ② ACTIONS MECANIQUES – NOTION DE FORCE ③ REPRESENTATION D’UNE FORCE ④ PRINCIPE DE L’INERTIE 1 Activité ① OBJECTIFS Décrire le mouvement et la trajectoire d’un mobile. Calculer une vitesse moyenne et instantanée. 1- Enregistrement d’un mouvement La chronophotographie est une technique permettant d’étudier le mouvement d’un objet. Elle consiste à prendre une succession de photos à intervalles de temps réguliers. 2- La trajectoire C’est l’ensemble des positions occupées par les objets au cours du mouvement. En reliant les positions successives, on reconstitue la trajectoire. Trajectoire curviligne Trajectoire circulaire Trajectoire rectiligne 3- Description du mouvement et vitesse Le mouvement d’un point d’un objet est caractérisé par sa trajectoire et l’évolution de la valeur de sa vitesse. Mvt. uniforme Mvt. accéléré Mvt. ralenti Pour un mobile, la vitesse est égale au quotient de la distance parcourue par le temps. Symbole Grandeur Unité Vitesse Mètre par seconde (m/s) ou (m.s-1) distance mètre (m) temps seconde (s) 2 4- Vitesse d’un point Voici un enregistrement de la position d’un mobile autoporteur. t = 40 ms 4-1 D’après l’allure de l’enregistrement, que peut-on dire sur la trajectoire et le mouvement de ce mobile. 4-2 Que signifie l’indication t = 40 ms ? L’expression de la vitesse pour un enregistrement d’un mobile s’écrit de la manière suivante : 4-3 Donner l’expression de la vitesse du point M3. Puis calculer sa vitesse. 5- Vitesse moyenne et vitesse instantanée La vitesse moyenne est la vitesse parcourue par un automobiliste entre le point départ et le point d’arrivé. La vitesse instantanée est la vitesse indiquée sur le tachymètre de la voiture. Il indique au temps t la vitesse du véhicule. (C’est la vitesse d’un point). 3 Activité ② OBJECTIF Etre capable de définir la nature d’une action mécanique. Etre capable de faire le bilan des différentes actions mécaniques. 1- Nature des actions mécaniques Répartie De contact Ponctuelle Action mécanique A distance Qui agit ? Qui subit ? L’effet produit Actions De contact ponctuelle ou à distance ou répartie Bille Ailes du moulin Ressort Ballon Système d’étude Répartie 4 2- Quelques exemples d’actions mécaniques En physique une action mécanique s’appelle : une force. On peut citer parmi les plus importantes, que vous risquer de retrouver dans la plupart des situations que vous rencontrerez. L’attraction terrestre, c’est l’action de la Terre sur un objet. C’est le poids. . Les forces de frottements. . L’action des supports (Une table, le sol) ; C’est la réaction Normale. . D’autres actions mécaniques (forces) peuvent intervenir sur un objet. On peut citer : - La poussée d’Archimède. - Les forces pressantes. 5 3- Bilan des actions mécaniques Afin de faire correctement un bilan des actions mécaniques appliquées à un système, il est conseillé de faire l’inventaire des objets concerné par l’étude, en n’omettant pas les appuis (table, sol) et la Terre responsable de la pesanteur. ① Exemple Objet d’étude : La bille Bille ② Exemple Objet d’étude : Le seau Seau ③ Exemple Objet d’étude : La brique Brique Liste des actions mécaniques (Forces) : Le poids ; la réaction ; Les forces divers ; La tension d’un fil ; les forces de frottements . 6 Activité ③ OBJECTIFS Etre capable de représenter une force par son vecteur. Retrouver les caractéristiques d’une force. 1- Force et mesure de son intensité Une action mécanique est appelée force ; L’intensité d’une force se mesure avec dynamomètre. L’unité de mesure est le Newton. 2- Représentation du vecteur force : On représente une force par un segment fléché appelé vecteur. Un vecteur est un outil mathématique qui se caractérise par : - Une origine ou point d’application (point de contact entre la force exercée et l’objet d’étude) - Une direction (donnée par le « corps » du segment fléché) - Un sens (donnée par la pointe de la flèche) - Une intensité (donnée par la longueur de la flèche) Remarque importante : Il ne faut pas confondre sens et direction. En effet, une droite définit une direction (verticale, horizontale et oblique) et une direction possède deux sens. ( ou ou ou ) 3- Exemples 1er exemple : On étudie l’action de la main sur le ressort. La force exercée est égale à 100 N. ① Quelle est la longueur du vecteur ? (Echelle : 1 cm 50 Newtons) ② Représenter le vecteur force appliqué à cette situation. ③ Compléter le tableau suivant : Action (qui agit/qui subit) Point d’application Direction Sens Notation Intensité 7 2ème exemple : Cet ouvrier exerce une force de 250 Newtons sur la corde pour faire monter la caisse. ① Indiquer le point d’application par la lettre (O) sur l’image. ② Calculer la longueur du vecteur force. (Echelle : 1 cm 100 Newtons) ③ Représenter le vecteur force sur l’image. ④ Compléter le tableau suivant : Action (qui agit/qui subit) Point d’application Direction Sens Notation 3ème exemple : En s’aidant des caractéristiques du tableau, tracer le vecteur force Intensité sur la figure. (Echelle : 1,5 cm 100 N) Action (qui agit/qui subit) Point d’application Direction Sens Amarteau/clou C Verticale Notation Intensité 400 N 8 Activité ④ OBJECTIFS Connaître le principe de l’inertie. Utiliser le principe d’inertie pour interpréter des mouvements simples. 1- Principe de l’inertie Longtemps les physiciens précédant Newton se sont demandé ce qui provoquait le mouvement et si un mouvement pouvait exister sans force. Galilée et Descartes ont fait avancer la question en introduisant la notion d’inertie, c’est d’ailleurs Galilée qui a énoncé le principe d’inertie, que Newton a repris dans sa première loi. Dans un référentiel galiléen (Référentiel dont les forces sont nulles ou se compensent et animé d’un mouvement uniforme ou immobile) : Si un objet est immobile ou animé d’un mouvement rectiligne uniforme alors les forces qui agissent sur lui se compensent. La réciproque est également vraie. Si les forces qui agissent sur un objet se compensent alors il est soit immobile ou soit il est animé d’un mouvement rectiligne uniforme. 2- Application Exercice n°1 : Un palet de hockey se déplace sur la glace lisse d’une patinoire d’un mouvement rectiligne uniforme. 1- Dans quel référentiel ce mouvement est-il décrit ? 2- Le principe d’inertie s’applique t-il dans ce référentiel ? Pourquoi ? 9 3- Quelles sont les forces appliquées au palet ? Que peut-on en dire ? Donner les caractéristiques de chaque force. 4- Représenter sur ce schéma les vecteurs forces appliquées sur le palet. Sens du déplacement Glace 10 Exercice n°2 : Un mobile glisse sur un plan horizontal ou un plan incliné. Au cours du mouvement, on néglige l'action de l'air devant les autres forces. Pour chaque cas peut-on appliquer le principe de l’inertie ? 11 12
