PHYSIQUE 12e chapitre 1a Version provisoire 10 septembre 2002

PHYSIQUE 12e
chapitre 1a
Version provisoire
10 septembre 2002
AVIS : Nous donnons accès temporairement à ces chapitres (fichiers .pdf) afin d’offrir aux enseignantes,
aux enseignants et aux élèves le matériel didactique dont ils ont besoin d’ici la livraison de l’ouvrage
final. Malgré la rigueur de notre équipe éditoriale, des erreurs peuvent encore s’y trouver.

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Les forces
et le mouvement :
la dynamique
Les forces
et le mouvement :
la dynamique
unité
Dans cette unité, tu apprendras à:
•analyser les mouvements d’objets dans un plan horizontal, vertical ou incliné, et à prévoir
et à expliquer ces mouvements en observant les forces qui agissent sur ces objets;
•étudier le mouvement dans un plan au moyen d’expériences ou de simulations;
•analyser et à résoudre des problèmes impliquant des forces agissant sur un objet animé
d’un mouvement linéaire, d’un mouvement de projectile ou d’un mouvement circulaire
au moyen de vecteurs, de graphiques et de schémas d’équilibre;
•analyser des cas pour lesquels l’étude des forces sert à la mise au point et à l’utilisation
d’appareils à composante technologique tels des véhicules et de l’équipement sportif.
Objectifs globaux
Dr. Kimberly Strong
Atmospheric Physicist, University of Toronto
Kimberly Strong became an atmospheric physicist because of
her keen interest in why and how climate change affects the
health of our planet. She is interested in making new dis-
coveries that will better allow scientists to understand and
respond to pressing issues like ozone depletion, atmospheric
pollution, and global warming.
Dr. Strong teaches physics at the University of Toronto and
studies Earth’s atmosphere using specially designed instru-
ments attached to satellites and weather balloons. Her team
deploys huge balloons—as high as 25 stories—equipped with instruments
used to detect gases in the atmosphere. Satellites, with their global view, play
a vital role in helping scientists to monitor environmental changes over time,
and Strong’s knowledge of dynamics and circular motion is used consistently
in her work. Strong and her colleagues also design many of the instruments
that are carried on satellites that orbit Earth.
Atmospheric and space physicists working in companies and universities build
satellites and instrumentation for environmental monitoring with the support of
the Canadian Space Agency. They also work for organizations such as Environment
Canada interpreting and measuring changes in the atmosphere. This field of
research is highly collaborative and often involves international partnerships.
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Unité 1
Les forces et
le mouvement:
la dynamique
ES-TU PRÊT?
2Unité 1
Connaissances et compréhension
1. Énumère quatre grandeurs scalaires et quantités vectorielles associées aux
mouvements et aux forces; pour chacune, indique les unités SI et donne un
exemple caractéristique.
2. On laisse tomber une masse de 20 g et une masse de 50 g au repos à partir
d’un même point au-dessus du sol.
a) Les masses toucheront-elles le sol en même temps? Si ce n’est pas le cas,
laquelle le fera la première? Justifie ta réponse.
b) Trace un schéma d’équilibre qui montre toutes les forces agissant sur la
masse de 50 g pendant sa chute.
c) Quel est le poids de la masse de 20 g ?
d) Donne un exemple de paire de forces action-réaction dans cette situation.
3. De quoi dépend l’intensité de la force de gravité entre la Terre et la Lune ? Donne
une réponse détaillée.
4. Compare les valeurs ou concepts de chacune des paires suivantes et relève les
différences en utilisant des exemples au besoin:
a) cinématique, dynamique
b) vitesse moyenne, vélocité moyenne
c) frottement statique, frottement dynamique
d) frottement utile, frottement indésirable
e) fréquence, période
f) rotation, révolution
Recherche et communication
5. L’inspecteur de la sécurité d’un terrain de jeux prend des mesures pour déter-
miner l’accélération que subit un enfant soumis à un mouvement circulaire sur
un manège en rotation. L’inspecteur utilise deux appareils de mesure courants,
non électriques.
a) Si on se base sur les unités d’accélération, quels appareils l’inspecteur
pourrait-il utiliser pour prendre des mesures qui permettraient de
déterminer l’accélération?
b) Quelles sont les variables indépendantes et dépendantes?
6. Dans une recherche visant à mesurer la valeur de l’accélération due à la pesanteur,
où la valeur connue est 9,8 m/s2, le groupe A obtient 9,4 m/s2et le groupe B,
9,7 m/s2.
a) Détermine l’erreur possible dans la valeur obtenue par le groupe A.
b) Détermine le pourcentage d’erreur possible pour la valeur obtenue par
le groupe A.
c) Détermine le pourcentage d’erreur pour la valeur obtenue par le groupe A.
d) Détermine la différence de pourcentage entre les valeurs obtenues par les
deux groupes.
7. Quelle différence y a-t-il entre une prévision et une hypothèse?
Fais des liens
8. Prenons un tube d’essai contenant un liquide et un mélange de substances de
densités différentes. Si l’on fait tourner le tube rapidement dans une centrifugeuse,
les substances vont-elles se mélanger davantage ou avoir tendance à se stabiliser
et à se séparer? Justifie ta réponse.
Préalables
Concepts
•faire la distinction entre
grandeurs scalaires
et quantités vectorielles
•décrire et analyser le
mouvement unidimensionnel
à vélocité constante et le
mouvement à accélération
constante à l’aide des
mathématiques
•reconnaître les principaux
types de forces
•comprendre les trois lois
du mouvement de Newton
et sa loi de la gravitation
universelle
•faire la distinction entre
frottement statique et
frottement dynamique
Habiletés
•analyser des graphiques
•analyser des vecteurs
•manipuler des équations
algébriques
•définir des termes et les
utiliser en contexte
•faire usage des fonctions
trigonométriques de base
•dessiner des diagrammes
à l’échelle et des schémas
d’équilibre
•analyser les dimensions
des grandeurs
•utiliser les unités SI
•effectuer des recherches
supervisées
•communiquer par écrit
au moyen de textes et de
formules mathématiques
•utiliser un logiciel
•faire des recherches en
consultant des documents
imprimés et le réseau Internet

Unité 1
Les forces et le mouvement: la dynamique 3
a
)
b)
c)
Figure 1
Le camion s’éloigne et se dirige
vers la droite dans chaque cas.
(question 9)
A
35° B
25°
E
N
Figure 2
Les vecteurs A
et B (question 11)
+y
+x
findébut
Figure 3
Le mouvement d’une rondelle sur une table à coussin d’air
13. Ton partenaire de laboratoire attache un bouchon de caoutchouc troué à une
corde puis le fait tourner à vitesse constante suivant un cercle horizontal dont
le rayon est connu.
a) Explique comment tu pourrais mesurer la période et la fréquence de révolu-
tion du mouvement du bouchon. Quels instruments seront nécessaires?
b) Quelles précautions devriez-vous prendre, toi et ton partenaire, pendant
la prise des mesures?
c) Quelles seraient les sources d’erreur possibles dans cette expérience?
9. La figure 1 illustre trois inclinaisons qu’il est possible de donner à une sortie d’auto-
route pour des véhicules s’éloignant de l’observateur et se dirigeant vers la droite.
a) Trace un diagramme des forces pour chacun des cas, en indiquant toutes les
forces qui agissent sur le camion.
b) Quelle serait la meilleure solution pour des véhicules qui se dirigent vers
la droite? Pourquoi?
Connaissances en mathématiques
10. Soit l’équation suivante: d
v
it
1
2
a
(t)2.
a) Reformule l’équation pour trouver a
.
b) Exprime tau moyen de la formule quadratique.
11. La figure 2 montre les vecteurs A
et B tracés à l’échelle 1,00 cm  10,0 m/s.
a) Détermine les composantes nord et est du vecteur A
.
b) Décris toutes les façons possibles de déterminer la somme vectorielle A
B .
c) Détermine B
A  et A B en utilisant la méthode qui te convient.
La sécurité et les compétences techniques
12. La figure 3 décrit le mouvement d’une rondelle dans un plan x-y. Les points repré-
sentent l’emplacement de la rondelle à des intervalles de temps égaux de 0,10 s.
a) Combien de temps s’écoule-t-il entre le début et la fin de ce mouvement?
b) Reproduis le tracé des points dans ton cahier et détermine la composante x
du déplacement entre chaque paire de points. Quelle est ta conclusion à
propos du mouvement suivant l’axe des x?
c) Détermine la composante y du déplacement entre chaque paire de points.
Quelle est ta conclusion à propos du mouvement suivant l’axe des y?
d) Si l’échelle utilisée pour tracer le schéma est 1,0 cm = 5,0 cm, détermine la
vélocité moyenne entre le début et la fin du mouvement.