LE SPORT

Chapitre III: Un autre type de force: la force
d'attraction gravitationnelle
Chapitre I: La relativité
du mouvement
I- Le temps instant
et durée
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
II- Étude d'un mouvement
III- Trajectoire d'un point
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 .
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 .
Pour étudier le mouvement d’un
corps il faut préciser le solide choisi
comme référence appelé référentiel .
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
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
t
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.
IV- Vitesse d'un 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'.
m, m' : masses des deux corps étudiés (kg)
- 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.
I- Étude théorique
LE SPORT
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)
- 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 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 II: Forces et
mouvements
I- Action de contact et
action à distance
II- Notion de force
III- Influence de la masse
d'un corps
Voir ci-dessous
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
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
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.
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
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
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)
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.
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
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 !