Une action mécanique est modélisée par une force. Il existe donc des forces de contact et des forces à distance.

Transcription

1 Activité 1 OBJECTIFS Savoir qu une action mécanique est modélisée par une force. Savoir représenter une force par son vecteur. 1- Nature des actions mécaniques - Notion de force Action mécanique De contact A distance Répartie Ponctuelle Répartie Un corps (A) exerce une action mécanique sur un corps (B) si le corps (A) modifie le mouvement du corps (B) (mise en arrêt ou changement de direction etc ) ; Une action mécanique de contact nécessite un contact entre les deux corps A et B. Une action à distance ne nécessite aucun contact. Une action mécanique est modélisée par une force. Il existe donc des forces de contact et des forces à distance. Exemples : Action de contact ponctuelle (Le ballon sur la figure) Action de contact répartie (Le vent sur la voile) Action à distance (L aimant sur la bille) Une action mécanique est appelée une force. L intensité d une force se mesure avec dynamomètre. L unité de mesure est Newtons (N). 1

2 2- Représentation du vecteur force : On représente une force par un segment fléché appelé vecteur. Un vecteur est un outil mathématique qui se caractérise par : - Une origine ou point d application (point de contact entre la force exercée et l objet d étude) - Une direction (donnée par le «corps» du segment fléché) - Un sens (donnée par la pointe de la flèche) - Une intensité (donnée par la longueur de la flèche) Remarque : Il ne faut pas confondre sens et direction. En effet, une droite définit une direction et une direction possède deux sens. (1 direction : 2 sens ; ou ; ou ; ou ; ou ) 3- Les principales forces A- Le Poids Lorsque l on lâche un objet sans vitesse initiale, celui-ci est attiré vers la Terre. C est la gravité. La Terre attire vers son centre tous les corps situés dans son environnement. Le poids d un corps est une force à distance exercée par la Terre sur ce corps. Le poids, noté voisinage. est la force exercée par la Terre sur un objet dans son Caractéristiques : Point d application : Centre de gravité de l objet. Noté G. Direction : Toujours verticale (direction du fil à plomb). Sens : Vers le bas et le centre de la Terre. Intensité : En Newtons. Unités : P en Newton, m en kilogramme et g : intensité de la pesanteur (g = 9,8 N.Kg -1 sur Terre). 2

3 B- La Réaction d un support En prenant comme exemple d un objet posé sur une table horizontale, ce-dernier ne tombe pas. La force de réaction d un support est la force de contact exercée par le support sur un objet. La Réaction Normale d un support, noté support sur l objet porté dessus. est la force exercée par le Caractéristiques : Point d application : Point de contact entre le support et l objet Direction : Toujours perpendiculaire au support. Sens : Vers le haut en général. Intensité : En Newtons (N) et à déterminé au cas par cas. C- Les forces de frottement Tous corps en mouvement sont soumis à des forces de frottement ; Ce sont des forces de contact exercées sur le corps par le solide ou le fluide avec lequel le corps est en contact. Ces forces de frottement s opposent généralement au déplacement. Les forces de frottements, noté est la force exercée par le support sur l objet. Cette force s oppose au déplacement. Caractéristiques : Point d application : Point de contact entre le support et l objet Direction : Parallèle au support. Sens : Contraire au déplacement de l objet. Intensité : A déterminé au cas par cas. Sens du déplacement Il existe aussi d autres forces telles que : la poussée d Archimède et les forces pressante. 3

4 Nom :.. Prénom :.. Classe :. Activité ② OBJECTIFS Connaître le principe de l inertie. Utiliser le principe d inertie pour interpréter des mouvements simples. 1- Principe de l inertie ou 1ère loi de Newton Dans un référentiel terrestre : Si un objet est immobile ou animé d un mouvement rectiligne uniforme alors les forces qui agissent sur lui se compensent. La réciproque est également vraie. Si les forces qui agissent sur un objet se compensent alors il est soit immobile ou soit il est animé d un mouvement rectiligne uniforme. 2- Application Un palet de hockey se déplace sur la glace lisse d une patinoire d un mouvement rectiligne uniforme. 1- Dans quel référentiel ce mouvement est-il décrit? 2- Le principe d inertie s applique t-il dans ce référentiel? Pourquoi? 3- Quelles sont les forces appliquées au palet? Que peut-on en dire? Donner les caractéristiques de chaque force. 4- Représenter sur ce schéma les vecteurs forces appliquées sur le palet. Sens du déplacement Glace 4

5 Nom :.. Prénom :.. Classe :. Activité ③ OBJECTIFS Connaître la deuxième loi de Newton. Savoir l appliquer dans un exercice simple. 1- Introduction Prenons cet exemple : Un homme pousse deux objets de masses différentes avec la même force (F). On enregistre la position au cours du temps. : Enregistrement ❶ : Enregistrement ❷ ① Que peut-on dire de la vitesse de chacun des objets? ② Qu en ai t-il pour l accélération? La force résultante exercée sur les deux objets se traduit par le produit de la masse par l accélération. ③ Dans notre exemple, La force est la même donc quelle conclusion peut-on suggérer. 2- Définition La deuxième loi de Newton établit une relation entre le mouvement d un point matériel et les forces qui s exercent sur ce point. Dans un référentiel galilléen, la somme vectorielle des forces qui s exercent sur un point matériel de masse constante est égale au produit de sa masse par son vecteur accélération. 5

6 3 Applications de la deuxième loi de Newton : Chute verticale d un corps On a représenté sur la chronophotographie ci-contre, la chute d une bille. a) Que peut-on dire sur la trajectoire de cette bille? Et son mouvement? b) Quelles sont les forces appliquées sur cette bille. Donner les caractéristiques de chacune de ces forces. c) Appliquons la deuxième loi de Newton. Et conclusion. X 6

7 4 Applications de la deuxième loi de Newton : Mobile sur un plan incliné Un objet se trouve sur un plan incliné. Celui-ci est immobile car il est accroché par un fil. Toutes les forces se compensent. Y 1 Citer les forces qui agissent sur cet objet. Préciser leurs caractéristiques. X 2 Représenter ces forces sans ce soucier de l échelle. 3 On coupe le fil Que se passe t-il? Y X 4 Appliquons la deuxième loi de Newton 7

8 Nom :.. Prénom :.. Classe :. Activité ④ OBJECTIFS Connaître la deuxième loi de Newton. Savoir l appliquer dans un exercice simple. 1- La 3ème loi de Newton Si représente la force exercée par l objet B sur l objet A et si représente la force exercée de l objet A sur l objet B. On a toujours l égalité vectorielle : ou 2- Exemple Une boite est posée sur une table. A) Quelles sont les deux forces exercées sur la boite. B) Compléter le tableau ci-dessous : Action (qui agit/qui subit) Point d application Direction Sens Notation 8