AE 25 Bilan des forces et principe d`inertie

AE 25 : Bilan des forces et principe d'inertie
But : Travailler sur la modélisation d'une force et utiliser le principe d’inertie pour interpréter des
mouvements simples en termes de forces.
Capacités travaillées pendant cette activité expérimentale :
Rechercher : -Observer, extraire des informations d'un fait observé (3)
Réaliser : -Exprimer une loi, un principe par une phrase correcte. (5)
Raisonner : -Valider ou invalider une hypothèse (28)
I. Actions mécaniques
Dans un référentiel terrestre, on étudie certaines phases particulières de la descente verticale d’un
parachutiste de masse m = 70 kg, qui s’est laissé tomber d’un hélicoptère:
Diagrammes
Objets-actions
Représentation
des forces
PHASE 1 :
Saut de l’avion parachute
fermé
La valeur de la vitesse
augmente jusqu’à 50 m.s-1.
Mouvement :
Causes de la chute :
PHASE 2 : Après l'ouverture
du parachute
La vitesse est de 5 m.s-1.
Mouvement :
Causes de la diminution de la vitesse :
1. Remplir la première colonne du tableau
2. Faire un diagramme objet-actions pour les deux phases.
3. Représentez le poids sur la 4ème colonne nous prendrons 1 cm = 600 N et gT=10 N.kg-1 .
4. À votre avis, par rapport au Poids , la deuxième force à schématiser, est-elle en valeur :
plus grande plus petite égale
5. Quels sont les effets d’une action mécanique sur le mouvement d’un objet ?
II. Représentation d'actions mécaniques (Exercice à compléter au crayon à papier) .
B
B
cochez votre réponse puis votez avec Plickers

III. Le principe d'inertie
Visionner la vidéo sur http://www.olympic.org/ - Page d’accueil : sélectionner « sport » puis « curling »
Pour simuler la pierre de curling se déplaçant sur la glace, on
dispose d’une table à coussin d’air et d’un mobile autoporteur muni
d’une soufflerie qui envoie un courant d’air vers le bas. Le « coussin
d’air » entre le mobile et la table permet au mobile de glisser sans
frottement
Une pointe au centre du mobile autoporteur, raccordée à un
dispositif électrique, crée des étincelles, à intervalle de temps
régulier et connu. Chaque étincelle laisse une trace noire sur la
feuille de papier : on obtient ainsi la trajectoire du centre du mobile.
On souhaite enregistrer la position du centre du mobile durant 3 phases :
Phase 1 Phase 2 Phase 3
Mobile Mobile au repos sur la table Mobile mis en mouvement avec le doigt Le mobile est lâché
Curling Pierre avant le début du jeu Pierre de curling lancée par le skip Pierre lachée
Voici l’enregistrement obtenu pour un mobile lancé avec la soufflerie : (Δt = 60ms)
Phase 1 : Point A ; Phase 2 : De A à B ; Phase 3 : de B à C
Questions
1. Pour chacune des trois phases :
a. Effectuer le diagramme objet-actions qui s’exercent sur le mobile.
b. Représenter, sur un schéma simplifié, les forces exercées sur le mobile par des
vecteurs. (1cm=2N)
Données : Masse du mobile : m = 625g Intensité de la pesanteur g = 9.81 N.kg-1
Valeur de la force exercée par le doigt sur le mobile : Fdoigt/mobile=4N
2. Dans la phase 1, c’est-à-dire au repos, que peut-on dire des forces s’exerçant sur la pierre?
3. Dans la phase 3, calculer la vitesse de 3 points différents et décrire le mouvement de la
pierre.
Que peut-on dire des forces s’exerçant sur la pierre ?
4. On dit que le principe d’inertie s’applique aux phases 1 et 3. Proposer un énoncé de celui-ci.
Un choix d'énoncés possibles du principe d'inertie peut vous être donné par le professeur.
5. Maintenant que vous avez connaissez le principe d'inertie, revenons sur la question I. 4 :
À votre avis, la deuxième force à schématiser, est-elle en valeur :
plus grande plus petite égale cochez votre réponse puis votez avec Plickers

Où est le principe d'inertie ?
1/ Si la vitesse et la direction de l’objet ne varient pas (corps immobile ou mouvement rectiligne uniforme)
alors les forces qui s’exercent sur ce corps se compensent . (Ex : un livre sur une table)
2/ Si la vitesse ou la direction de l’objet ou les deux à la fois varient (corps ni immobile, ni en mouvement
rectiligne uniforme) alors les forces qui s’exercent sur ce corps ne se compensent pas . (Ex : enfant sur un
tourniquet.)
3/ Si les forces qui s’exercent sur un objet se compensent alors la vitesse et la direction de cet objet ne
varient pas (corps immobile ou mouvement rectiligne uniforme). (Ex : Enfants tirant sur une corde).
4/ Si les forces qui s’exercent sur un objet ne se compensent pas alors la vitesse et/ou la direction varient .
(corps ni immobile, ni en mouvement rectiligne uniforme).(Ex : Enfants tirant sur une corde. Un troisième
enfant vient prêter main
forte.)
Où est le principe d'inertie ?
1/ Si la vitesse et la direction de l’objet ne varient pas (corps immobile ou mouvement rectiligne uniforme)
alors les forces qui s’exercent sur ce corps se compensent . (Ex : un livre sur une table)
2/ Si la vitesse ou la direction de l’objet ou les deux à la fois varient (corps ni immobile, ni en mouvement
rectiligne uniforme) alors les forces qui s’exercent sur ce corps ne se compensent pas . (Ex : enfant sur un
tourniquet.)
3/ Si les forces qui s’exercent sur un objet se compensent alors la vitesse et la direction de cet objet ne
varient pas (corps immobile ou mouvement rectiligne uniforme). (Ex : Enfants tirant sur une corde).
4/ Si les forces qui s’exercent sur un objet ne se compensent pas alors la vitesse et/ou la direction varient .
(corps ni immobile, ni en mouvement rectiligne uniforme).(Ex : Enfants tirant sur une corde. Un troisième
enfant vient prêter main
forte.)