SP. 5 force et principe d inertie exercices Savoir son cours QCM :
Principe d inertie Un glaçon qui glisse à vitesse constante selon une ligne droite. Un vélo qui prend un virage à vitesse constante. Une fusée qui décolle à la verticale. Un skieur qui descend une pente en ligne droite et en accélérant. La lune qui tourne à vitesse constante autour de la Terre. Un hélicoptère qui s élève verticalement à vitesse constante. Les forces se compensent-elles? Justification : Si la vitesse est constante et que le est rectiligne c est que les forces se compensent. Si le n est pas rectiligne c est que les forces ne se compensent pas. Si la vitesse n est pas constante (la fusée passe d une vitesse nulle à une vitesse nulle au décollage) c est que les forces ne se compensent pas. Si la vitesse n est pas constante ( accéléré) c est que les forces ne se compensent pas. Si le n est pas rectiligne c est que les forces ne se compensent pas. Si la vitesse est constante et que le est rectiligne c est que les forces se compensent. possible impossible possible impossible La somme des forces est nulle et est en sens inverse du. La somme des forces est nulle le est rectiligne uniforme. La force est dans l intérieur du virage : m t possible. La force en sens inverse du : m t ralenti. La force est dans l extérieur du virage : m t impossible. possible impossible possible impossible La somme des forces est nulle et est dans le même sens que. La somme des forces est nulle et est dans le même sens que. La force est dans l intérieur du virage : m t possible. La force en perpendiculaire à la trajectoire : m t uniforme. La force est dans l extérieur du virage : m t impossible.
Utiliser ses connaissances QCM : Curling : a) Quand on lance avec la même impulsion deux objets de masses différentes sur une table lisse horizontale et que l on néglige les frottements, 1. ils ont la même vitesse 2. ils ont la même trajectoire. b) Si les frottements sont négligés, un palet lancé sur une piste de glace horizontale a obligatoirement 1. une trajectoire courbe. 2. un rectiligne uniforme tant qu il ne rencontre pas d obstacle c) Un hélicoptère immobile dans le ciel 1. a un poids nul 2. Est soumis à des forces qui se compensent. Bille d acier suspendue : Le curling est un jeu écossais du XVI ème siècle qui se joue sur une patinoire. Il s agit atteindre une cible circulaire avec un palet de granit que l on fait glisser sur la glace. La surface est balayée devant le palet pour faciliter le glissement en tentant d éliminer les frottements. On considère une bille en acier suspendue à un fil et placée à proximité d un aimant. LA bille est immobile dans le référentiel terrestre. Aimant a) Faire le bilan des forces subies par la bille. Attention à la construction! La somme des trois vecteurs doit être nulle puisque la bille ne bouge pas (les forces se compensent). : poids de la bille. : tension de la ficelle (action de la ficelle sur la bille). : Action de l aimant sur la bille. b) Parmi les actions précédentes lesquelles sont des actions à distance, lesquelles sont des actions de contact? et : actions à distance. : action de contact. Deux situations sont envisagées : Situation n 1 : le joueur pousse le palet devant lui sur quelques mètres en suivant une trajectoire rectiligne. Le palet passe d une vitesse nulle à une vitesse de lancement V dans le référentiel terrestre. a) Le du palet est-il rectiligne uniforme? Le est rectiligne mais pas uniforme. Il est accéléré. b) Le palet est-il soumis à des forces qui se compensent? Pourquoi? Non car le n est pas uniforme. Situation n 2 : le joueur lâche le palet qui poursuit sa trajectoire sur la glace. Le est alors rectiligne uniforme. c) Le palet est-il soumis à des forces qui se compensent? Pourquoi? Oui car le est rectiligne et uniforme. d) Dans le cas où les frottements sur le palet ne seraient plus négligeables, que deviendrait le? Pourquoi? Le serait rectiligne mais ralenti car l ensemble des forces serait équivalent à la seule force de frottement qui est opposée au.
Décollage d un hélicoptère Un modéliste fait voler une maquette d hélicoptère télécommandée. L hélicoptère quitte le sol verticalement. L action de l air sur les pales de l hélicoptère peut être assimilée à une force verticale dirigée vers le haut et de valeur constante F = 80 N. Cette force permet à l hélicoptère de s élever dans l air. Le de l hélicoptère n est pas uniforme. a) Faire l inventaire des forces que subit l hélicoptère. : poids de l hélicoptère. : action de l air sur les pales. b) Le poids de l hélicoptère est-il supérieur ou inférieur à 80 N. Justifier. Si le de l hélicoptère n est pas uniforme c est que les forces ne se compensent pas. S il monte, c est que F > P P < 80 N. c) Le poids de l hélicoptère a pour valeur 52 N. Après avoir choisi une échelle adaptée, représenter sur un schéma les forces qui s exercent sur l hélicoptère dans le référentiel terrestre. On prend 1cm pour représenter 20 N (ou 10N mais ça prend plus de place). Jeu de foire : Un ancien jeu de foire consistait à lancer un chariot sur une piste possédant une partie horizontale AC, une partie courbe CD et enfin une partie rectiligne DE. Le gagnant était le joueur qui parvenait à atteindre l extrémité supérieure de la piste. Le chariot était poussé du point A au point B sur une portion de piste horizontale pour lui communiquer une vitesse. On néglige tous les frottements. L étude est réalisée dans le référentiel terrestre de la piste. a) Que peut-on dire des forces agissant sur le chariot entre A et B? Le est rectiligne mais pas uniforme. Il est accéléré puisque le chariot passe d une vitesse nulle à une vitesse nulle. b) Quelles sont les forces agissant sur le chariot entre B et C? Quel est le du chariot sur cette partie? Le est rectiligne uniforme. En effet, il n y a pas de frottement, ni de force de poussée. Il y a juste le poids du chariot et la réaction du sol et ces deux forces se compensent. c) Que peut-on dire des forces agissant sur le chariot entre C et D? entre D et E? Justifier. Entre C et D les forces ne se compensent pas parce que le n est pas rectiligne. Entre D et E les forces ne se compensent pas parce que le n est pas uniforme. Le chariot ralentit.
Effet d un aimant : Les enregistrements suivants on été obtenus en repérant la position du centre de deux billes en acier lors de leur passage à proximité d un aimant. Le référentiel d étude a pour solide de référence la table du laboratoire où est posée l expérience. L intervalle de temps entre deux positions successives est constant. a) Les billes sont-elles soumises à des forces? Lesquelles? : poids de la bille. : réaction de la table. : action de l aimant sur la bille. + + = + = b) Quelle est la bille la plus lourde? Justifier. Si on prend un repère sur le quadrillage pour mieux se repérer, on s aperçoit que la trajectoire de la bille 2 est plus courbée par l action des forces que celle de la bille 1. Les forces exercées sur les deux billes sont identiques. Si la trajectoire de la bille 2 est pourtant plus courbée, c est que les mêmes forces ont plus d effets sur la bille 2 que sur la bille 1. C est donc que la masse de la bille 2 est plus faible que celle de la bille 1.