PARTIE 3 MECANIQUE

Mouvement et vitesse
Chapitre 1
I/ Caractère relatif d'un mouvement
Le mouvement d'un objet est décrit par rapport à un autre objet qui sert de référence ( le référentiel).
exemple : assis dans une voiture roulant sur l'autoroute , tues te déplace par rapport à la route mais tu restes
immobile par rapport à la voiture.
II/ Mouvement
1/ Trajectoire
La trajectoire d'un mobile est l'ensemble des positions successives qu'il occupe au cours du temps.
La trajectoire est rectiligne si la trajectoire est une droite ou un segment de droite.
La trajectoire est curviligne si la trajectoire est une courbe.
2/ Mouvement de translation
Dans un mouvement de translation, tous les points d'un objet ont le même mouvement ;
leurs trajectoire sont des courbes parallèles.
Objet
.
..
B
C
.. .
B
B
C
.
..
A
A
A
C
.
..
A
B
C
Translation rectiligne
Translation curviligne
exemple : grand roue
3/ Mouvement de rotation
Dans un mouvement de rotation, tous les points d'un objet ont une trajectoire circulaire et décrivent un cercle
autour d'un axe appelé axe de rotation.
Vue de haut
...
Objet S
B
A
axe de rotation
.
.
Vue de côté
A
B
axe de rotation
Objet S
Mouvement
de rotation
Exemple : roue de bicyclette...
III/ La vitesse
1/ Vitesse instantanée
On appelle vitesse instantanée d'un objet , la vitesse de celui-ci à un instant donné. elle est indiquée par un
compteur ou par un tachymètre.
2/ Vitesse moyenne
La vitesse moyenne v d'un objet en mouvement est obtenue en divisant la distance parcourue d, par la
durée ∆t du déplacement.
v s'exprime en mètre par seconde : m/s ou m.s-1
On note :
v=d/t
d s'exprime en mètre :m
t s'exprime en seconde :s
Quelques ordre de grandeur :
Vitesse de la lumière (vide)
record de vitesse d'un vol habité
vitesse de pointe du Concorde
vitesse du son (air)
vitesse de pointe d'un guépard
record de vitesse d'un homme
dérive des continents
300 000 000 km/h
39 897 km/h
2333 km/h
340 km/h
100 km/h
44,912 km/h
quelques cm par an
IV/ Evolution du mouvement au cours du temps.
1/ La chronophotographie
La chronophotographie permet d'étudier le mouvement d'un objet au cours du temps. Elle consiste à photographier ,
sur une même pellicule, l'objet à des intervalles de temps égaux.
2/ Mouvement uniforme
La voiture parcoure la même distance d pendant des durées égales.
La vitesse est constante au cours du temps.
d
d
d
d
Distance parcourue
3/ Mouvement accéléré
La voiture parcoure des distances de plus en plus grande pendant des durées égales.
La vitesse augmente au cours du temps.
Distance parcourue
4/ Mouvement ralenti
La voiture parcoure des distances de plus en plus petite pendant des durées égales.
La vitesse diminue au cours du temps
Distance parcourue
5/ Exploitation graphique
Observons des courbes donnant la variation de vitesse au cours du temps. On obtient les courbes suivantes:
vitesse
vitesse
vitesse
temps
Mouvement uniforme
La vitesse est constante au
cours du temps
temps
Mouvement accéléré
La vitesse augmente au
cours du temps
temps
Mouvement ralenti
La vitesse diminue au
cours du temps
FORCE ET POIDS
Chapitre 2
I/ Notion de force
1/ Définition
Toute action capable de créer ou de modifier le mouvement d'un objet ou de déformer un objet est appelée
force.
2/ Force de contact
Certaines forces s'exercent par contact. Exemple: ressort, frapper dans un ballon, soulever une masse...
3/ Force à distance
Un aimant attire ou repousse un autre aimant. Un objet tenu dans la main et lâché tombe au sol. Une baguette en
PVC frottée attire des objets légers.
Ces actions ( force magnétique, force électrique, pesanteur) permettent de créer ou de modifier un mouvement d'un
objet : ce sont des forces exercées à distance.
II/ Représentation d'une force
Une force peut se représenter graphiquement par un vecteur et est définie par quatre caractéristiques:
• son point d'application : endroit où s'exerce l'action
• une direction selon laquelle elle agit appelée également ligne ou droite d'action
• son sens : une flèche précise le sens (pour une direction il y a deux sens )
• son intensité : exprimée en newton (N) - la longueur du vecteur est proportionnelle à la valeur de la force.
Mesure de la valeur d'une force : l'appareil permettant de mesurer la valeur d'une force est un dynamomètre et
son unité est le newton (N) dans le Système International.
droite d'action
10N
fil
Exemple :représentons la force d'une main qui
tire sur un fil.
Cette force est noté : F ou Fmain/fil
point d'application
.
valeur de la force
F
sens
III/ Ordre de grandeur
doigt sur le
pied sur une pédale
poussoir d'un stylo
d'un vélo
1N
100 N
raquette de tennis
sur la balle
1000 N
réacteur d'avion sur moteur de fusée sur
les gaz qu'il éjecte les gaz qu'il éjecte
100 000 N
IV/ Le poids (cf TP)
Le poids d'un objet est une force à distance exercée par la Terre sur cet objet
10 000 000 N
TP : EXISTE-T-IL UNE RELATION ENTRE LE POIDS ET LA MASSE D’UN OBJET ?
I - QU’EST-CE QUE LE POIDS D’UN OBJET ?
1 . Analyse mécanique d’une situation.
La situation.
Un opérateur tient une règle entre deux doigts. À un moment donné il écarte les doigts.
Que se passe-t-il ?………………………………………………………………………………............
L’analyse mécanique.
Quel est l’état de mouvement initial de la règle ?
Quel est l’état de mouvement de la règle une fois
que l’opérateur a écarté ses doigts ?
…………………………………………............... …………………………………………...............
…………………………………………..............
…………………………………………...............
Y-a-t-il eu modification de l’état de mouvement de la règle ?
……………..................................
Donc ……………………………………………………………...…………………............................
Formuler une hypothèse.
Qu’est-ce qui est à l’origine du phénomène analysé ci-dessus ?
………………………………………………………………………………………...........................
………………………………………………………………………………………............................
2 . Définition.
On appelle POIDS d’un objet ……………………………………………………….........................
………………………………………………………………………………………............................
3 . Caractéristiques du poids d’un objet.
•Droite d’action - ……………...…………………………………………………..........................
•Sens - ……………………..………………………………………………………........................
•Point d'application -.......................................................................................................................
•Intensité - Elle se mesure avec ………………………………………....................., s’exprime ……
……………………………………………................... et on la note : P.
SCHEMA
II - POIDS ET MASSE.
1 . Différences.
Masse d’un objet
Poids d’un objet
Elle représente ………………
C’est ………………………...
Symbole
Appareil de mesure
Unité
Propriété
2 . Existe-t-il une relation entre la masse des objets et l’intensité de leur poids ?
Mesurons le poids de différentes masse à l'aide d'un dynamomètre.
Résultats des mesures.
Exploitation des résultats.
 Placer les points correspondants aux divers couples (m, P) sur un graphique.
 Tracer la courbe en la lissant.
 Compléter le cadre ci-dessous.
Le graphique obtenu est une droite passant par l’origine (fonction linéaire)
Donc, P est proportionnel à m : P = cste x m
 Expression mathématique de la relation mise en évidence expérimentalement.
Si on désigne par g le coefficient ……………………………………., la relation mise en évidence
peut s’écrire :
ou encore
Calculer la valeur de g et déterminer l’unité dans laquelle on doit l’exprimer.
………………………………………………………………………………………...……………
……………………………………………………………………………………………………...
……………………………………………………………………………………………………...
Dans cette expression g désigne ……………………………………………………...
Le graphique obtenu est ………………………………………………………………......................
Donc, ………………………………………………………………………………...........................
 Expression mathématique de la relation mise en évidence expérimentalement.
Si on désigne par g le coefficient ……………………………………., la relation mise en évidence
peut s’écrire :
ou encore
Calculer la valeur de g et déterminer l’unité dans laquelle on doit l’exprimer.
……………………………………………………………………………….……….....................
……………………………………………………………………………………….......................
……………………………………………………………………………………….........................
Dans cette expression g désigne ……………………………………………………...