word - Physique

Thème 2 : Transport
Chapitre 1
Récapitulatif des forces à connaître
Cette liste des forces n'est pas exhaustive. Il s'agit uniquement des forces dont vous devez connaître les caractéristiques.
Poids P
= Force gravitationnelle exercée par la Terre sur le
système étudié
P  mg




Réaction du support R
Cas où on prend en compte les frottements
solides
Direction : Verticale
Sens : Vers le bas
Intensité : P = mg
 avec m en kg,
 g l'intensité du champ de pesanteur en N/kg = m.s-2
Point d’application : Centre de gravité du système étudié
La réaction est la somme vectorielle de deux composantes : R  N  T
Composante normale (= perpendiculaire) à la surface du support, généralement
notée N




Direction : Perpendiculaire à la surface du support
Sens : Vers le haut
Intensité : S’ajuste de manière à ce que la composante de l’accélération
perpendiculaire au support soit nulle
Point d’application : Centre de la surface de contact entre le support et le système
Composante tangentielle, généralement notée T .
Cette force correspond aux frottements solides.


Direction : Dans la direction du mouvement
Sens : Opposée au mouvement

Intensité : Dépend du type de matériau en contact et de la valeur de N - Vous sera
donnée si nécessaire
Point d’application : Centre de la surface de contact entre le support et le système

Cas où on néglige les frottements solides
Si on néglige les frottements solides, alors R  N
Force de frottement fluide F
appelée aussi force de résistance
aérodynamique




Direction : Dans la direction du mouvement
Sens : Opposé au mouvement
1
Intensité : Pour une voiture, F = ρ.S.Cx .v 2
2
o S = section du véhicule dans la direction perpendiculaire au mouvement
o ρ = masse volumique du fluide
o v = vitesse de la voiture par rapport au fluide
o Cx = coefficient sans dimension reflétant l’aérodynamisme du véhicule
Point d’application : Centre de la surface de contact entre la face avant du système
et du fluide
Tension d’un fil T
= Force appliquée par un fil tendu sur un système,
ici la masse rectangulaire




Direction : dans la direction du fil
Sens : du système vers le fil
Intensité : inconnue a priori
Point d’application : Point d’attache du fil
On peut considérer que cette force se transmet parfaitement le long du fil :
- si le fil est de masse négligeable
- si le fil peut-être considéré comme inextensible.
Ça sera a priori toujours le cas en terminale STL.
Pour s'entraîner à utiliser ces forces :
 voir l'activité "Bilan des forces appliquées sur un objet".
 Exercice extrait d'un sujet de bac STL (Biotech - Polynésie 2015) :
La valeur F de la force de résistance aérodynamique exercée par l’air sur une voiture roulant à la vitesse constante v est définie par :
1
F = ρ.S.Cx .v 2
2
avec
 ρ masse volumique de l’air,
 S section frontale du véhicule,
 Cx coefficient sans dimension reflétant l’aérodynamisme du véhicule.
D’autre part S et Cx dépendent de la forme du véhicule et varient peu d’un véhicule à l’autre pour une même catégorie.
1. Quelles sont les unités S.I. de F, ρ , S et v ?
2. Par combien est divisée la force F si la vitesse est divisée par deux ? Quelle conséquence cela a-t-il sur la
consommation de carburant de la voiture ?