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NOM et Prénom de l’élève :

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COURS DE SCIENCES PHYSIQUES

Classe de 2nd GT

① MOUVEMENT – TRAJECTOIRE – VITESSE

② LES ACTIONS MÉCANIQUES – NOTION DE FORCE

③ REPRÉSENTATION D’UN VECTEUR FORCE

④ LE PRINCIPE DE L’INERTIE

OBJECTIFS DES ACTIVITÉS

→ Décrire le mouvement et la trajectoire d’un mobile.

→ Calculer une vitesse moyenne et instantanée.

→ Etre capable de définir la nature d’une action mécanique.

→ Etre capable de faire le bilan des différentes actions mécaniques.

→ Etre capable de représenter une force par son vecteur.

→ Retrouver les caractéristiques d’une force.

→ Connaître le principe de l’inertie.

→ Utiliser le principe d’inertie pour interpréter des mouvements simples.

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Activité

①

1- La trajectoire

C’est l’ensemble des positions occupées par les objets au cours du mouvement. En reliant

les positions successives, on reconstitue la trajectoire. (Curviligne, circulaire et rectiligne).

2- Description du mouvement et vitesse

Le mouvement d’un point d’un objet est caractérisé par sa trajectoire et l’évolution de la

valeur de sa vitesse.

Pour un mobile, la vitesse est égale au quotient de la distance parcourue par le temps.

Exemple : Un cheval au galop met 35 s pour parcourir 280 m.

Quelle est sa vitesse moyenne en m/s.

Trajectoire curviligne Trajectoire circulaire Trajectoire rectiligne

Symbole

Grandeur Vitesse distance temps

Unité Mètre par seconde

(m/s) ou (m.s-1)

mètre

(m)

seconde

(s)

Mvt. uniforme Mvt. accéléré Mvt. ralenti

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3- Vitesse d’un point

Voici un enregistrement de la

position d’un mobile

autoporteur. t = 40 ms

4-1 D’après l’allure de l’enregistrement, que peut-on dire sur la trajectoire et le mouvement

de ce mobile.

4-2 Que signifie l’indication t = 40 ms ?

L’expression de la vitesse pour un enregistrement d’un mobile s’écrit de la manière suivante :

4-3 Donner l’expression de la vitesse du point M3. Puis calculer sa vitesse.

4- Vitesse moyenne et vitesse instantanée

La vitesse moyenne est la vitesse parcourue par un automobiliste entre le

point départ et le point d’arrivé.

La vitesse instantanée est la vitesse indiquée sur le tachymètre de la voiture. Il indique au

temps t la vitesse du véhicule. (C’est la vitesse d’un point).

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Activité

②

1- Nature des actions mécaniques

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).

Action mécanique

De contact Répartie

Ponctuelle

A distance Répartie

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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 est la force exercée par la Terre sur un objet dans son voisinage.

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).

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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 est la force exercée par le support sur l’objet

porté dessus.

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.

Il existe aussi d’autres forces telles que : la poussée d’Archimède et les forces pressante.

Sens du déplacement

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4- Faire un bilan des forces

Afin de faire correctement un bilan des actions mécaniques appliquées à un système, il est

conseillé de faire l’inventaire des objets concerné par l’étude, en n’omettant pas les appuis

(table, sol) et la Terre responsable de la pesanteur.

① Exemple

Objet d’étude : La bille

② Exemple

Objet d’étude : Le seau

③ Exemple

Objet d’étude : La brique

Liste des actions mécaniques (Forces) :

Le poids ; la réaction ; Les forces divers ; La tension d’un fil ;

les forces de frottements .

Bille

Brique

Seau

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Activité

③

1- 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)

2- Exemples

1er Ex : On étudie l’action de la main sur le ressort.

La force exercée est égale à 80 N.

① Quelle est la longueur du vecteur ? (Echelle : 1 cm 20 Newtons)

② Représenter le vecteur force appliqué à cette situation.

③ Compléter le tableau suivant :

Action

(qui agit/qui subit)

Point

d’application Direction Sens Notation Intensité

2ème Ex : Représenter le vecteur force. (Echelle : 1 cm pour 20 Newtons)

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3ème Ex : Cet ouvrier exerce une force de 250 Newtons sur la corde

pour faire monter la caisse.

① Indiquer le point d’application par la lettre (O) sur l’image.

② Calculer la longueur du vecteur force.

(Echelle : 1 cm 100 Newtons)

③ Représenter le vecteur force sur l’image.

④ Compléter le tableau suivant :

Action

(qui agit/qui subit)

Point

d’application

Direction Sens Notation Intensité

4ème Ex : En s’aidant des caractéristiques du tableau, tracer le vecteur force sur la figure.

(Echelle : 1,5 cm 100 N)

Action

(qui agit/qui subit)

Point

d’application

Direction Sens Notation Intensité

Amarteau/clou C Verticale 400 N

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Activité

④

1- Principe de l’inertie

Longtemps les physiciens précédant Newton se sont demandé ce qui

provoquait le mouvement et si un mouvement pouvait exister sans force.

Galilée et Descartes ont fait avancer la question en introduisant la notion

d’inertie, c’est d’ailleurs Galilée qui a énoncé le principe d’inertie, que

Newton a repris dans sa première loi.

Dans un référentiel galiléen (Référentiel dont les forces sont nulles ou se compensent

et animé d’un mouvement uniforme ou immobile) :

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 ?

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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