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2) Rappel : nonc du principe dinertie (1er principe de Newton)

Si un systme de masse m nest soumis aucune force (systme isol), ou sil est soumis un ensemble de forces dont la rsultante est nulle (systme pseudo-isol), alors le centre dinertie G du systme dcrit un mouvement

rectiligne et uniforme. 3) Rappel : nonc du principe des actions rciproques (3e principe de Newton)

Si un corps A exerce une force F

A/B sur un corps B, alors le corps B exerce

galement une force F

B/A sur le corps A tel que F

A/B = F

B/A. 4) Le principe fondamental de la dynamique (2e principe de Newton) :

Etude exprimentale

a) Dispositif exprimental

Le systme compos d'un chariot de masse M1 et d'un corps descendant de masse M2 est acclr sous l'action de la force constante

F

= M2g.

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Le systme de masse totale M = M1 + M2 prend donc une acclration a

qu'il s'agit de dterminer.

b) Mesures

Lorsque le chariot passe devant les 2 cellules photolectriques, le chronomtre effectue les mesures suivantes :

1) Il mesure le temps de passage t1 de la cache du chariot devant la cellule 1. Comme la largeur de la cache est connue (2 cm), on peut facilement calculer la vitesse moyenne au cours de lintervalle t1. Comme t1 est trs faible, nous assimilons cette vitesse moyenne la vitesse instantane v1 du chariot linstant du passage du milieu de la cache devant la cellule 1.

2) Il mesure le temps t que met le bord droit de la cache passer de la cellule 1 vers la cellule 2.

3) Il mesure le temps de passage t2 de la cache du chariot devant la cellule 1. Comme la largeur de la cache est connue (2 cm), on peut facilement calculer la vitesse moyenne au cours de lintervalle t2. Comme t2 est trs faible, nous assimilons cette vitesse moyenne la vitesse instantane v2 du chariot linstant du passage du milieu de la cache devant la cellule 2.

c) Calculs

Comme le mouvement est rectiligne, et que v2 >v1, le module du vecteur a

est :

tvva 12

= .

d) Rsultats

1) Prenons M et F constants : Nous dterminons lacclration diffrentes positions du banc coussin dair.

Nous trouvons quelle a partout mme valeur. Le mouvement du chariot est donc un mouvement rectiligne uniformment vari.

2) Prenons M constante : Nous dterminons l'acclration a pour plusieurs valeurs diffrentes de l'intensit de la force F

.

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F t1 v1 t2 v2 t a F/a (N) (s) (cm/s) (s) (cm/s) (s) (cm/s2) (kg)

On constate :

2) Prenons F constante : Nous dterminons l'acclration pour plusieurs masses M1 diffrentes, donc pour des masses M diffrentes.

F t1 v1 t2 v2 t a Ma (N) (s) (cm/s) (s) (cm/s) (s) (cm/s2) (kgm/s2)

On constate :

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e) Conclusion

f) Unit S.I. : le newton (N)

Les units kg, m et s (= units qui interviennent dans celles de la masse et de lacclration) sont parfaitement dfinies !

1 seconde = la dure de 9 192 631 770 priodes de la radiation correspondant la

transition entre les deux niveaux hyperfins de l'tat fondamental de l'talon de Caesium 133.

1 kilogramme = la masse d'un objet dnomm kilogramme-talon et conserv au Pavillon

de Breteuil Svres.

1 mtre = la distance parcourue par la lumire dans le vide pendant le

temps 1

299 792 458 s.

En tablissant le Systme International d'units, les physiciens ont convenu de donner la constante k une valeur gale 1, ce qui dfinit l'unit pour la force :

1 newton = la force qui applique un corps de masse 1 kg, provoque chez

ce corps une acclration de 1 m/s2.

ou encore :

1 newton = la force qui applique un corps de masse 1 kg, provoque chez

ce corps une variation de la vitesse de 1 m/s chaque seconde.