Air. Pied. Système étudié. Sol. Terre

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1 Les actions mécaniques sont de natures différentes : elles peuvent être à distance (attraction gravitationnelle, attraction ou répulsion de deux aimants) ou de contact (traction d un câble, etc.) réparties ou non sur toute une surface. Les actions mécaniques à prendre en compte sont toutes les actions exercées par l extérieur sur le système étudié. Lorsque le système est en mouvement, il faut souvent tenir compte de l action de l air. Remarque : ici on voit bien la nécessité de définir avec exactitude les limites du système, pour savoir exactement où est l extérieur du système et bien prendre en compte toutes les actions mécaniques. En physique, une action mécanique est modélisée par une force. Cette force est représentée par un vecteur dont les caractéristiques sont les suivantes : Point d application ; Direction (selon quelle droite) ; Sens ; Et enfin norme (que l on pourra calculer dans certains cas). Afin de faire l inventaire de toutes les actions mécaniques qui s exercent sur un système, on peut faire un diagramme d interactions. On représente alors toutes les parties avec lesquelles le système est en contact, ainsi que la Terre qui exerce une interaction à distance (interaction gravitationnelle) : Pied Air Système étudié Sol Terre Chaque flèche représente une action mécanique qu il faudra modéliser par une force. L énoncé de l exercice pourra préciser si, oui ou non il faut tenir compte de l action de l air. a. Le poids : Le poids résulte de l action mécanique exercée à distance par la Terre (interaction gravitationnelle). Les caractéristiques du vecteur poids sont : Son point d application : le centre de gravité du système ; Sa direction : droite passant par le centre de la Terre ; Son sens : vers le centre de la Terre ; Sa norme : P m g

2 b. La réaction du support : Lorsqu une boite est posée sur une table, elle ne passe pas au travers car la table exerce une action mécanique : c est ce qu on appelle la réaction normale, notée R N. Caractéristiques de la réaction normale : Point d application : sur la surface de contact ; Direction : perpendiculaire à la surface de contact ; Sens : du support vers le système. Lorsque cette même boîte est sur un plan incliné et qu elle se met en mouvement, on entend que «ça frotte» : c est également dû au support, qui exerce dans ce cas une réaction tangentielle (frottements solides) notée R T ou f. Caractéristiques de la réaction tangentielle (frottements solides) Point d application : sur la surface de contact ; Direction : tangente à la surface de contact ; Sens : qui s oppose au mouvement. c. Les frottements de l air : Lorsqu un système se déplace vite, l air exerce une action mécanique modélisée par une force de frottement. Caractéristiques de cette force de frottement (fluide) : Point d application : centre du système ; Direction : direction de déplacement du système ; Sens : qui s oppose au mouvement. d. La tension d un fil : Lorsqu il est tendu, un fil exerce une force sur le système, appelée tension et notée T. Caractéristiques de la tension : Point d application : point d attache du fil ; Direction : direction du fil ; Sens : du système vers le fil ;

3 alilée a fait une succession d expériences avec une bille sur un plan incliné : il a constaté à chaque fois que la distance parcourue sur le plan incliné n était pas toujours la même. La bille remonte de l autre côté à peu près à la même hauteur que celle de départ. Si le plan incliné ne remonte pas, la bille continue son mouvement indéfiniment (en réalité elle finit toujours par s arrêter car il y a des frottements) : Lorsque elle descend (mouvement rectiligne accéléré), les forces qui s exercent sur la bille ne se compensent pas (en vert son poids et en rouge la réaction normale du support). Par contre, lorsqu elle est sur le plan horizontal, les forces qui s exercent sur la bille se compensent (le poids et la réaction normale du support ont même direction et même intensité mais sont de sens opposé). Dans un référentiel galiléen, un système persévère dans son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme si les forces qui s exercent sur lui se compensent. La réciproque est aussi vraie : si, dans un référentiel galiléen, un système est animé d un mouvement rectiligne uniforme ou est immobile, alors les forces qui s exercent sur lui se compensent.

4 Un palet de hockey, de masse m 1 g 9,81N.kg et on précise que l action de l air est négligeable. Quelles sont les forces qui s exercent sur le palet? Que peut-on dire de ces forces? Justifier. Calculer l intensité de ces forces. 170g, glisse sur la glace avec un mouvement rectiligne uniforme. On donne Système étudié Les forces qui s exercent sur le palet sont le poids et la réaction de la glace. Dans le référentiel terrestre, le palet est animé d un mouvement rectiligne uniforme, donc d après le principe d inertie, les forces qui s exercent sur le palet se compensent. RN P m g 0,170 9,81 1,67N L action du pied sur le ballon de rugby le met en mouvement. L action des mains sur le ballon peut arrêter ou modifier son mouvement. Une force peut mettre un système en mouvement, modifier son mouvement ou arrêter son mouvement.

5 Une balle de ping-pong est fortement déviée par le souffle d un sèche-cheveux. Une bille d acier est beaucoup moins déviée par le même souffle. Plus la masse d un système est élevée et moins il est facile de le mettre en mouvement, de l arrêter ou de modifier sa trajectoire.

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