2. Mouvement et forces

4 variables pour décrire le mouvement

• La vitesse• Le déplacement• Le temps• L’accélération

2.1 Le mouvement

• La vitesse est un déplacement en fonction du temps• On l’exprime en m/s ou en km/h• L’accélération est une modification de la

vitesse en fonction du temps• L’accélération est souvent la conséquence

d’une force appliquée sur un objet

Relation vitesse, déplacement et temps

• La vitesse instantanée est la vitesse à un instant précis• La vitesse moyenne équivaut à la longueur totale du

déplacement divisée par le temps requis pour l’effectuer.• v = d/Δt• v est la vitesse en m/s• d est la distance en mètres• Δt est la variation de temps, la durée du déplacement

2.2 Les forces et la modification du mouvement

• Une force est une action capable de modifier le mouvement d’un objet ou de le déformer

Les 4 éléments qui caractérisent une force

• Sa direction: représentée par un segment de droite• Son sens: symbolisé par une pointe de flèche• Son intensité: exprimée par un nombre ou par la

longueur et la largeur du segment• Son point d’application: il correspond à la position de

l’origine de la flèche

Les effets des forces

• Le newton (N) est l’unité de mesure de la force• Il faut une force de 1 N pour donner à un objet de 1 kg une

accélération de 1m/s2

• 1 N = 1 kg • 1m/s2

• Une force peut• provoquer l’accélération d’un objet• provoquer la décélération d’un objet• modifier la trajectoire d’un objet

Les 3 types de forces

La force gravitationnelle

• Force d’attraction qui s’exerce entre tous les objets en raison de leur masse et de la distance qui les sépare

• La terre et tous les objets qui se trouvent dans son champ gravitationnel s’attirent mutuellement

• La valeur de l’intensité du champ gravitationnel à la surface d’une planète dépend de la masse de cette planète

• Elle s’exprime en N/kg

Relation masse poids

• La masse (en kg) est une mesure de la quantité de matière d’un objet

• Le poids (en N) est une mesure de la force gravitationnelle exercée sur un objet

• La masse d’un objet est indépendante de la valeur du champ gravitationnel auquel il est soumis

• Le poids d’un objet dépend la valeur de l’intensité du champ gravitationnel auquel il est soumis

• On trouve le poids d’un objet en multipliant sa masse (en kg) par la valeur de l’intensité du champ gravitationnel (en N/kg) auquel il est soumis

Mesure de la masse

Mesure du poids

Dynamomètre

Balance à ressort

Balance électronique

La force électromagnétique

• Force d’attraction ou de répulsion qui se manifeste entre 2 objets qui possèdent une charge électrique ou des pôles magnétiques

• La force électromagnétique est responsable…• des liens entre les atomes des molécules• des liens entre molécules• des phénomènes magnétiques (aimants, aurores …)• du déplacement des charges électriques dans un fil• des forces de contact entre deux objets (le frottement…)

Le frottement

• La force de frottement est une force de contact et donc une force électromagnétique

• Elle s’oppose au glissement entre 2 objets• Elle dépend de …• la nature des surfaces• l’intensité de la pression que chaque surface exerce sur

l’autre

La force nucléaire faible et forte

• Ces 2 forces agissent à l’intérieur du noyau des atomes• La force nucléaire forte (son intensité est très grande)

retient ensemble les protons et les neutrons• La force nucléaire faible est responsable de la

radioactivité (le rayonnement bêta en particulier)

2.4 Équilibre entre 2 forces

• La force résultante est une force virtuelle unique dont l’action est identique à la combinaison de toutes les forces appliquées au même moment sur un objet.

• 2 forces qui s’exercent dans la même direction et le même sens s’additionnent

• 2 forces qui s’exercent dans la même direction mais de sens contraire se soustraient

• Si une force résultante appliquée sur un objet est nulle, soit il ne bouge pas, soit il conserve le mouvement qu’il avait avant l’application des forces (on dit alors que l’objet est en équilibre)