Comment choisir le système et faire l`inventaire des

TP : Comment faire l’inventaire des forces responsables
du mouvement d’un objet ?
Objectifs


Amener les élèves à conditionner l’existence d’une force à celle d’une interaction
Apprendre à faire un inventaire complet et à modéliser une action mécanique par une force.
Activité 1 : approche intuitive d’un problème
Situation-problème proposée aux élèves qui formulent leur réponse sur un
transparent par exemple.
Un joueur lance verticalement vers le haut un médecine-ball.
1. Vous devez repérer et décrire les différentes phases dans le mouvement du
médecine-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 médecine-ball mis à votre disposition).
2. Pour chacune des phases précisez :
- comment, selon vous, varie la vitesse du centre du médecine-ball ;
- quelles forces s’exercent sur le médecine-ball ; les représenter sur une
figure.
On attent les quatre phases du mouvement : le lancer, la montée, la descente et
la réception.
Pb : On s’attend à ce que des élèves appliquent une force verticale ascendante
pendant la montée du médecine-ball en considérant que l’action du lanceur
continue à s’exercer après que le médecine-ball a quitté ses mains.
Document de travail préparatoire au document d’accompagnement du programme de physique
classe de première S .
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Activité 2 : détermination des interactions
Il s’agit ici pour les élèves d’apprendre à identifier toutes les interactions qui interviennent dans
une situation donnée. Ils y sont aidés par un outil d’inventaire appelé “ diagramme objets-
interactions”.
Document distribué aux élèves :
Diagrammes Objets-Interactions
Représentation des objets
nom de
l'objet
Objets ….. Terre et sol
Terre
sol
système X
Représentation du
système étudié
Représentation des interactions
A distance :
de contact :
fr
avec frottements
Exemples:
Lancer
Montée
Main
Air
Descente
Air
Réception
Main
Air
Air
M-ball
Terre
M-ball
Terre
M-ball
Terre
M-ball
Terre
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classe de première S .
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Activité 3 : représentation des forces qui agissent sur le
médecine-ball
L’objet étudié (ici le médecine-ball) étant bien identifié, il s’agit maintenant que les élèves
apprennent à choisir, pour chaque interaction, l’action convenable et de la modéliser par une
force.
Des interactions aux forces
Modélisation d’une action par une force

L’interaction d’un objet X avec un objet A comporte toujours deux actions : celle de A sur X et
celle de X sur A. On modélise l’action de A sur X par un vecteur appelé « force de A sur X »
et noté :

FA / X .
Sa valeur est exprimée en newton (N)

L’objet X sur lequel s’exerce la force est représenté par un point 1.

On représente graphiquement la force

FA / X en construisant à partir du point  une flèche
dont la direction et le sens sont donnés par les caractéristiques de l’action correspondante
(verticale pour la pesanteur, direction du fil pour un fil etc.) et dont la longueur est
proportionnelle à la valeur de

FA / X .
Exemples :
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Lancer
Montée
Descente
Réception
Fair/MB
F
main/MB
Fmain/MB
Fair/MB
FTerre/MB
F air/MB
FTerre/MB
Fair/MB
FTerre/MB
FTerre/MB
On peut commenter l'influence du sens de la résultante des forces sur l'évolution de la vitesse
compte tenu du sens du mouvement.
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