On peut mesurer l intensité (ou la «valeur») d une force à l aide d un dynamomètre. L intensité d une force s exprime en newton, symbole : N

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1 CH5 FORCES ET PRINCIPE D INERTIE A) POURQUOI LE MOUVEMENT D UN OBJET EST-IL MODIFIE? POURQUOI SE DEFORME-T-IL? I - RAPPELS. L existence d une force est conditionnée à l identification d une interaction, soit : action exercée par l objet A sur l objet B ET action exercée par l objet B sur l objet A Cette action exercée par A sur B est modélisée par un vecteur force exercée par A sur B LES EFFETS DES ACTIONS MECANIQUES : F A B, appelée Mettre en mouvement, modifier le mouvement d un corps. Maintenir en équilibre un corps. Déformer un corps. II - QUELLES SONT LES INFORMATIONS QUI DEFINISSENT LA FORCE QUI S EXERCE SUR UN OBJET? 1. Première étape. Bilan. Les informations qui définissent la force exercée par l objet fil sur l objet S sont : Point d application : endroit où s exerce l action. Direction de l action exerçée. Sens de l action exerçée. Intensité, valeur de l action exerçée. 2. Deuxième étape : Quel appareil de mesure? Quelle unité de mesure? On peut mesurer l intensité (ou la «valeur») d une force à l aide d un dynamomètre. L intensité d une force s exprime en newton, symbole : N page 1 / 6

2 III - COMMENT REPRESENTER GRAPHIQUEMENT UNE FORCE? 1. Convention. Une force est représentée par un vecteur dont l origine est confondue avec le point d application de la force. On associe à cette représentation la notation suivante : 2. Applications. F objet agit qui objet qui subit F corde jouet Jouet Corde A Représenter la force exercée par la corde sur le jouet F corde jouet - Point d application : A (point d attache du fil sur le jouet) - Direction : celle du fil - Sens : vers le personnage - Intensité : ( Inconnue ) F corde jouet F pied ballon A Représenter la force exercée par le personnage sur le ballon F pied ballon - Point d application : A (bout du pied) - Direction : verticale - Sens : vers le haut - Intensité : ( Inconnue ) F pied ballon page 2 / 6

3 A F main pion Représenter la force exercée par le personnage sur l objet F main pion - Point d application : A (bout des mains) - Direction : horizontale - Sens : vers la droite - Intensité : ( Inconnue ) F main pion IV) LES DIFFERENTS TYPES D ACTIONS EXERCEES : 1 ) Actions à distance : Le poids P ( action exerçée par la terre sur tout objet à proximité de celle-ci ). Caractéristiques de P : Point d application : centre de gravité G de l objet Direction : verticale Sens : vers le bas Intensité : P = m. g avec : P, en newton ( N ) m, masse de l objet, en Kg G P g, intensité de la pesanteur, en N.Kg -1. A paris, on a g = 9,81 N.Kg -1. Remarque : la valeur de g, intensité de la pesanteur, dépend de l endroit où on se trouve. Par exemple : - au pôle nord : g = 9,84 N.Kg à l équateur : g = 9,78 N.Kg sur la lune : g = 1,63 N.Kg -1. la masse d un objet influence l effet d une force plus la masse de cet objet est importante, moins la force exerçée sur cet objet a d effet. Actions magnétiques Actions électrostatiques page 3 / 6

4 2 ) Actions de contact : Exemple : Figure : force exercée par un support ( la table ) sur un solide ( la bille ) posé sur ce support. Cette force F support bille est encore appelé R, réaction du support. R est une force qui empêche la bille de «s enfoncer» dans la table sous l action de son poids. R n existe que s il y a contact entre l objet et le support Si un solide est soumis à plusieurs forces, les effets de chacunes d elles s ajoutent, et tout se passe comme si une force unique était appliquée à ce solide. cette force est appelée REACTION R du support. Il s agit de la résultante de toutes les forces de contact s exerçant sur chaque point élément de la bille en contact avec la table. Tout se passe comme si R était appliquée en un point unique I de la surface de contact. Caractéristiques de R : Point d application : Point de contact I entre la bille et le sol Direction : verticale Sens : vers le haut Intensité : R ( = P, dans notre exemple ) Remarque : un objet soumis à deux forces ( comme ici : P et R ) est immobile si ces deux forces ont Même droite d action Même direction soit : P = - R Sens opposés Même intensité page 4 / 6

5 B) PRINCIPE D INERTIE Situation-problème N 0 1: Comment faire prendre un virage au palet sur de la glace ou de la neige verglacée? (surface qui n oppose pas (ou pratiquement pas) de force de frottement). Tracer (ou matérialiser) une piste sur la neige verglacée comme sur la figure 1 Le test consiste à lancer à la main un palet ( un ballon... ) et tenter de lui faire parcourir la piste aprês l avoir lâché et cela sans qu il touche l un des bords courbes de la piste. Pouvez-vous y parvenir? Si oui comment vous y êtes-vous pris? Si non pourquoi? piste Fig. 1 Palet Commentaire: Le palet continue inexorablement à quitter votre main en adoptant un mouvement Conclusion: Le mouvement du palet est.et.. Il est impossible de le lancer à la main et de lui faire.. Quelles sont les forces qui s exercent sur le palet? Comparer ces forces. On peut en conclure que ces deux forces.. Enonce du principe de l inertie : peut-il y avoir mouvement sans force? Principe de l inertie : Tout corps persévère en son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme si les forces qui s exercent sur lui se compensent. page 5 / 6

6 Situation-problème N 0 2: Comment pourriez-vous vous y prendre pour que le palet parcoure la piste d un mouvement circulaire uniforme après l avoir lancé? Vous pouvez imaginer différents dispositifs. Méthode n 0 1: Ce problème peut être résolu en. au palet..à une poulie (placée au centre des cercles limitant la piste) (fig. 2). Poulie Fig. 2 La trajectoire obtenue est La direction du fil reste continuellement.. à la trajectoire. Méthode n 0 2: Avec un palet ou une bille métallique, on peut placer un. à la place de la poulie. Commentaire Ce mouvement.. suppose qu une force centripète soit exercée en permanence sur le palet. Conclusion: La force exercée sur le palet est «centripète». En restant continuellement perpendiculaire à la trajectoire, elle ne modifie pas la valeur de la vitesse du centre du palet. Le mouvement est circulaire uniforme. page 6 / 6

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