Exercices de Physique Chimie pour le lycéen bachelier

La mécanique de Newton
Version adaptée :
I) – Un skieur descend à vitesse constante une pente d'une inclinaison de 30° par rapport à l'horizontale.
1 – Faire un schéma et préciser le système mécanique ainsi que le repère d'espace choisi.
2 – Lister l'ensemble des forces extérieures que subit le système mécanique choisi. Représenter ces forces sur
le dessin dans le cas de figure où la descente s'effectue avec frottement des skis sur la neige.
3 – Après avoir énuméré les 3 lois de Newton, déterminer laquelle de ces lois sont concernées par le problème
ci-dessus et expliciter.
II)- 1) Lorsque la position d'un mobile M est déterminée par son abscisse x sur une trajectoire rectiligne, définir les


coordonnées de son vecteur vitesse v et de son vecteur accélération a , ainsi que leurs unités.
2) Comment définissez-vous un mouvement rectiligne uniforme ?
3) Comment définissez-vous un mouvement rectiligne uniformément varié ?
Réponses
I) – 1) Le système mécanique à considérer est le skieur et l'ensemble de son équipement

j
O

i

v
 = 30°
2)le poids P du système considéré
la réaction normale R
la force de frottement f ,
qui a même direction
que le vecteur vitesse
mais en sens inverse.
R
f
P  = 30°
3)- Première loi de Newton (ou principe d'inertie): dans un référentiel Galiléen, lorsqu’un
solide est isolé ou pseudo-isolé, son centre d’inertie G est :
soit au repos, G est initialement immobile
soit animé d’un mouvement rectiligne uniforme
   
Alors : Fext 0v Cte
C'est cette première loi de Newton qui est concernée par le problème posé
Deuxième loi de Newton (ou relation fondamentale de la dynamique): dans un référentiel
Galiléen, la somme des forces extérieures appliquées à un solide est égale au produit de la


masse du solide par l’accélération
Fext m.aG


aG de son centre d’inertie
Troisième loi de Newton (ou loi des actions réciproques): lorsque deux solides S1 et S2 sont
en interaction, les forces qu'ils exercent l'un sur l'autre sont directement opposées :


F1/ 2 F2 /1
II)-
1)
vx  dx  x en m.s-1
dt
ax  dvx x en m.s-2
dt
2) Un mouvement rectiligne uniforme est un mouvement s'effectuant à vitesse constante
3) Un mouvement rectiligne uniformément varié est un mouvement rectiligne dont l'accélération est constante.
Académie de Créteil
http://www.ac-creteil.fr/physique
Version initiale
I) – Un cycliste qui promène son chien en remorque, se met à descendre à vitesse constante une pente d'une inclinaison
de 30° par rapport à l'horizontale.
1 – Dessiner l'événement et faire état du système mécanique ainsi que des repères d'espace et de temps choisis.
2 – Lister l'ensemble des forces intérieures et extérieures que subit le système mécanique choisi. Représenter
ces forces sur le dessin dans les deux cas de figure suivant :
a - la descente s'effectue sans frottement des roues sur le bitume
b - la descente s'effectue avec frottement des roues sur le bitume
3 – Après avoir énuméré les 3 lois de Newton, déterminer lesquelles de ces lois sont concernées par le
problème ci-dessus et expliciter.

II) - Lorsque la vitesse v d'un point mobile M varie, alors M est soumis à une accélération.

1 – Définir les coordonnées cartésiennes d'un vecteur accélération a , ainsi que leurs unités.

2 – Définir les deux composantes d'un vecteur accélération a à un instant t du point mobile M, lorsque celui-ci
décrit une trajectoire curviligne. Schématiser le problème.
Adapatations
Question complètement réécrite car dans la version initiale il était incorrect d'envisager la rotation
des roues du vélo sans qu'il y ait de frottements.
Question I-2 de la version initiale :
Académie de Créteil
forces intérieures hors programme
http://www.ac-creteil.fr/physique