TP P3 : Etude des interactions et des forces

Forces, Travail et Énergie
TP P3 : Etude des interactions et des forces
1S
Objectifs :
✔
✔
✔
Se méfier de l'approche intuitive.
Utilisation du diagramme objets-interactions.
Représentation des forces.
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Forces responsables du mouvement d'un objet
✔
Relier l’allongement d’un ressort à la force qu’il
exerce en son extrémité sur un objet qui lui est
suspendu.
1.1 Approche intuitive
Un joueur lance verticalement vers le haut un medecine-ball. Vous devez repérer et décrire les différentes phases
dans le mouvement du medecine-ball entre le moment où il est tenu immobile dans les mains du joueur et celui où il est
récupéré et immobilisé par ce dernier (vous pouvez vous aider en vous servant du medecine-ball mis à votre disposition).Pour
chacune des phases précisez :
✔ comment, selon vous, varie la vitesse du centre du medecine-ball ;
✔ quelles forces s’exercent sur le medecine-ball ; les représenter sur une figure.
Le choix intuitif d’une force assurant la montée a été fait pendant près de 2 000 ans, d’Aristote à Newton. Le mérite
de ce dernier est d’avoir élaboré une explication plus rationnelle et plus efficace en conditionnant de manière systématique
l’existence d’une force à l’identification d’une interaction.
1.2 Détermination des interactions
Nous souhaitons identifier sans erreur toutes les interactions qui interviennent dans une situation donnée. Pour cela,
nous utilisons un outil d’inventaire appelé “ diagramme objets-interactions ” :
✔ Représentation des objets,
✔ Représentation du système étudié,
✔ Représentation des interactions : à distance, de contact, avec frottements.
Construire les diagrammes medecine-ball-interactions pour chaque phase du mouvement du medecine-ball lancé
verticalement vers le haut.
1.3 Représentation des forces qui agissent sur le medecine-ball
Quand le système est en interaction avec l’extérieur, il subit une action mécanique de la part de celui-ci. Une action
mécanique est modélisée par une force représentée par un vecteur.
Pour chaque phase du mouvement du medecine-ball, représenter les forces agissant sur celui-ci.
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Modélisation de l’action d’un ressort
2.1 Dispositif expérimental
l0
l
l 0 : longueur à vide du ressort
l : longueur du ressort en charge
 l=l −l 0 : allongement du ressort
l
m
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TP P3 : Etude des interactions et des forces
2.2 Protocole expérimental et exploitation
2.2.1 Faire l’inventaire des forces qui s’exercent sur la masse du schéma précédent et schématiser-les.
2.2.2 En déduire la relation entre le valeur de cette masse et l’action qu’exerce le ressort sur cette dernière.
2.2.3 Mesurer la longueur l 0 du ressort au repos.
2.2.4 Pour les différentes valeurs de masses indiquées ci-dessous, recopiez et remplissez le tableau suivant.
On prendra g =9,8 N.kg−1 .
Masse m ( g )
0
20
50
100
150
200
250
300
Longueur du ressort l ( m )
Allongement  l ( m )
Poids P du solide ( N )
Tension T du ressort ( N )
2.2.5 Représenter graphiquement les variations de la tension T du ressort en fonction de l’allongement.
2.2.6 En déduire la relation entre la tension T du ressort et son allongement. (on peut alors définir une constante
nommée constante de raideur k du ressort, donner sa valeur et son unité).
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