Physique, chapitre 10

Sciences physiques CH10 Forces et mouvement dans le sport.
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Chapitre 10
Forces et mouvement dans le sport
I- Les actions mécaniques.
1)- Exemple :
2)- Modélisation des actions
mécaniques.
3)- Schéma de la situation.
4)- Effet d’une force sur le mouvement.
II- Le principe de l‘Inertie.
1)- Peut-il y avoir mouvement sans force ?
2)- Le principe de l’Inertie.
3)- Retour sur l’exercice précédent :
III- Application. Correction des Exercices
1)- QCM : indiquer la ou les bonne(s) réponse(s). QCM réalisé avec Questy
2)- Exercice 3 page 254 : Lancer du « poids ».
3)- Exercice 5 page 254 : Billard.
4)- Exercice 7 page 256 : Le 100 mètres féminin.
5)- Exercice 12 page 256 : Le mascaret.
6)- Exercice 13 page 256 : Le temps de pose d’un appareil photo.
7)- Exercice 16 page 258 : Étude du lancer de balle.

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I- Les actions mécaniques.
1)- Exemple :
- Cas d’un ballon, de masse m = 450 g, posé sur le sol et percuté par le pied du footballeur (g = 10 N /
kg).
► Question : Quelles sont les actions mécaniques que subit le ballon à l’instant de
l’impact ?
- Le système étudié est le ballon.
- Tout ce qui ne constitue pas le système est appelé milieu extérieur au système extérieur.
- Le ballon est immobile sur le sol et il est frappé par le pied du footballeur. Ici, on négligera l’action de l’air sur
le ballon.
► Faire le bilan des actions mécaniques exercées par le milieu extérieur sur le ballon :
- Le ballon est en interaction avec la Terre. La Terre attire le ballon, c’est une action à distance répartie sur le
volume du ballon.
- Le ballon est en interaction avec le sol. Le sol empêche le ballon de s’enfoncer dans le sol. Il empêche le
ballon de tomber. C’est une action de contact qui est répartie sur la surface de contact entre le ballon et le sol.
- Le ballon est en interaction avec le pied (la chaussure) du footballeur. Le pied pousse le ballon. C’est une
action de contact qui est répartie sur la surface de contact entre le ballon et le pied.
► Remarque :
- Les actions mécaniques à prendre en compte sont toutes des actions exercées par le milieu extérieur sur le
système étudié.
- Lorsque le système est en mouvement rapide, il faut tenir de l’action de l’air sur le système.

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2)- Modélisation des actions mécaniques.
- Une action mécanique localisée exercée par un objet A sur un autre objet B peut être modélisée par une
force.
- Cette force est représentée par un segment fléché, appelé vecteur force noté :
► Caractéristiques :
- L’origine : point d’application de la force, point où l’on considère que la force s’exerce.
- La direction et le sens sont ceux de la force.
- La longueur du représentant est proportionnelle à la valeur de la force.
- L’unité de force est le Newton (N).
- La valeur d’une force se mesure à l’aide d’un dynamomètre.
► Remarque :
- Sur un schéma, une force est représentée par un segment fléché, appelé vecteur.
- Pour simplifier, on représente le système étudié par un point (le plus souvent, on prend le centre d’inertie G du
système).
- Les forces exercées par le milieu extérieur sur le système sont alors représentées à partir de ce point.
- Lorsque la valeur de la force est connue, la longueur du segment fléché est proportionnelle à cette valeur.
- Pour ce faire, on utilise une échelle : exemple : 1 cm ↔ 1 N.
3)- Schéma de la situation.
- Poids du ballon : P = m . g ≈ 4,5 N.
- Lorsque la valeur de la force n’est pas connue (ici c’est le cas de l’action du pied sur le ballon), on donne une
longueur approximative.

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4)- Effet d’une force sur le mouvement.
- Exemple 1: Effet du poids sur une balle qu’on lance.
- Exemple 2 : Phénomène d’électrisation effet d’une force électrostatique sur des petits morceaux de
papiers.
Une force qui s’exerce sur un corps peut mettre cet objet en mouvement, modifier sa
trajectoire, modifier sa vitesse.
L’effet d’une force sur le mouvement d’un système est d’autant plus grand que la masse
du système est faible.
II- Le principe de l‘Inertie.
1)- Peut-il y avoir mouvement sans force ?
- C’est au XVII
e
siècle que Newton donne une réponse à cette question. (1642 – 1727)
Situation 1 : On pose une pierre de curling, de masse m = 19,96 kg, sur la patinoire plane et
horizontale. On néglige les forces de frottements et l’action de l’air sur la pierre de curling (on prend
g = 10 N / kg).
Quelles sont les actions mécaniques qu’elle subit ?
► Le système est la pierre de curling.
- Le système extérieur est tout ce qui ne fait pas partie de la pierre de curling.
- La pierre de curling est en interaction avec la Terre.
- C’est le poids de la pierre de curling :
Point d’application : G
Direction : verticale passant par G
Sens : bas vers haut
Valeur : P = m . g Þ P ≈ 200 N
- La pierre de curling est en interaction avec la glace. La glace empêche la pierre de curling de s’enfoncer :
Point d’application : G
Direction : ?
Sens : ?
Valeur :
F
glace/pierre
= ?
- La pierre de curling est immobile.
-
Dans ce cas, on dit que, son poids et la force exercée par la glace sur la pierre sont deux
forces qui annulent leurs effets : elles se compensent.

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Situation 2 : On lance cette même pierre sur la patinoire. Quelles sont les actions
mécaniques qu’elle subit ?
► Le système est la pierre de curling
- La pierre de curling est soumise aux mêmes actions mécaniques et
- Lorsque la pierre de curling se déplace sur la patinoire, son centre d’inertie est animé d’un mouvement
rectiligne uniforme par rapport à la patinoire (Référentiel terrestre).
- Dans ce cas, son poids et la force exercée par la glace sur la pierre sont deux forces
dont les effets s’annulent.
De tels mouvements ont amené Galilée, puis Newton à énoncer le principe d’Inertie.
2)- Le principe de l’Inertie.
- Énoncé 1:
Tout corps persévère dans son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme si et
seulement si les forces qui s’exercent sur lui se compensent.
- Énoncé 2:
Un corps est immobile ou en mouvement rectiligne uniforme si et seulement si les forces
qui s’exercent sur lui se compensent (ou s’il n’est soumis à aucune force).
- Remarque :
- Le principe de l’inertie n’est valable que dans certains référentiels.
- On l’applique cette année dans le référentiel terrestre et dans le référentiel géocentrique.
- Lorsque la trajectoire d’un objet n’est pas une droite ou lorsque la vitesse d’un corps varie, on peut affirmer
d’après le principe de l’inertie que les forces exercées sur cet objet ne se compensent pas.