C12 Le principe d'inertie

Activité 1 Aristote ou Galilée ?

(contraposée du principe d'inertie)

C12 R1 Aristote/Galilée

résultats Activités C10

Les chronophotographies sont à taille réelle durée entre deux positions: t = 0,040s Echelle des vitesses 1 m.s-1 <-> 2 cm Echelle des forces 1N <-> 0,25 cm

Enregistrement 1

M = 500

g m = 100 g

Situation 1

Situation 2

Enregistrement 2

Travail à faire après avoir lu les documents (les ressources sont sur http://ghostyd.free.fr)

1) Expliquer brièvement en quoi, les idées d'Aristote et de Galilée sur le mouvement, s'opposent.

On s'aidera du Doc.1 et de la ressource "C12 R1 Aristote/Galilée"

2) Pour chacune des 2 situations du Doc.5

a) Faire un bilan des forces qui s'exercent sur le mobile.

b) Représenter ces forces sans souci d'échelle directement sur le mobile du Doc.5

c) Tracer les vecteurs vitesse V2 et V3

sur l'enregistrement (préciser le calcul des normes)

d) Décrire la nature du mouvement (c'est à dire préciser la trajectoire et l'évolution de la vitesse)

3) Etablir un lien entre la résultante des forces (nulle ou pas)

et la variation du vecteur vitesse (nulle ou pas)

4) Ces deux expériences valident les idées d'Aristote ou de Galilée ?

5) Si un principe permet de dire que l'affirmation A implique l'affirmation B, la logique permet de

conclure que "non B" implique "non A". Cela s'appelle la contraposée du principe.

Quel argument logique permet à Einstein de conclure dans le Doc.3 ?

X G

Travail à faire CORRECTION:

1) Expliquer brièvement en quoi, les idées d'Aristote et de Galilée sur le

mouvement, s'opposent.

On s'aidera du Doc.1 et de la ressource "C12 R1 Aristote/Galilée"

Aristote pense qu'il faut maintenir une force pour entretenir un mouvement.

Pour Galilée une force ne fait que modifier un mouvement.

Donc selon lui, sans force le mouvement reste rectiligne et uniforme.

2) Pour chacune des 2 situations du Doc.5

Expérience 1:

a) Faire un bilan des forces qui s'exercent sur le mobile.

b) Représenter ces forces sans souci d'échelle directement sur le mobile du Doc.5

Situation 1 :

Bilan: P le poids

R la réaction de l'air pulsée

c) Tracer les vecteurs vitesse V2 et V3

sur l'enregistrement (préciser le calcul des normes)

V2 = G2G3

∆t=

1,85x10−2

0,040 ≈ 0,46 m.s-1 1m.s-1 <-> 2cm donc 0,46 m.s-1 <-> 0,93 cm

V3 = G3G4

∆t=

1,85x10−2

0,040 ≈ 0,46 m.s-1 1m.s-1 <-> 2cm donc 0,46 m.s-1 <-> 0,93 cm

d) Décrire la nature du mouvement (trajectoire et l'évolution de la vitesse)

Le vecteur vitesse ne varie pas ( 𝑉𝐺 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡 )

Donc le mouvement est rectiligne et uniforme

P

R

La résultante des forces est nulle

Expérience 2:

a) Faire un bilan des forces qui s'exercent sur le mobile.

b) Représenter ces forces sans souci d'échelle directement sur le mobile du Doc.5

Situation 1 :

Bilan: P le poids

R la réaction de l'air pulsée

T la traction du fil

c) Tracer les vecteurs vitesse V2 et V3

sur l'enregistrement (préciser le calcul des normes)

V2 = G2G3

∆t=

1,25x10−2

0,040 ≈ 0,31 m.s-1 1m.s-1 <-> 2cm donc 0,31 m.s-1 <-> 0,62 cm

V3 = G3G4

∆t=

2,0x10−2

0,040 ≈ 0,50 m.s-1 1m.s-1 <-> 2cm donc 0,80 m.s-1 <-> 1,0 cm

d) Décrire la nature du mouvement (trajectoire et l'évolution de la vitesse)

Le vecteur vitesse a une norme qui augmente et garde sa direction

( 𝑉𝐺 ≠ 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡 )

Donc le mouvement est rectiligne et accéléré

3) Etablir un lien entre la résultante des forces (nulle ou pas)

et la variation du vecteur vitesse (nulle ou pas)

Si la résultante des forces est nulle, alors la variation du vecteur vitesse est nulle

le mouvement se perpétue sans force

Si la résultante des forces n'est pas nulle, alors la variation du vecteur vitesse non plus !

les forces changent le mouvement

4) Ces deux expériences valident les idées d'Aristote ou de Galilée ?

C'est donc Galilée qui a raison:

pas besoin de force pour qu'un mouvement perdure

Remarque:

Cette variation du vecteur vitesse ∆VG et F sont colinéaires et de même sens.

P

R

La résultante des forces n′ est pas nulle et vaut T

T

d'après la situation 1

d'après la situation 2

5) Si un principe permet de dire que l'affirmation A implique l'affirmation B, la logique permet

de conclure que "non B" implique "non A". Cela s'appelle la contraposée du principe.

Quel argument logique permet à Einstein de conclure dans le Doc.3 ?

Einstein constate que le mouvement de chute libre n'est pas rectiligne et uniforme

et en conclue que la résultante des forces n'est pas nulle (existence d'une force).

Il utilise la contraposée du principe d'inertie.

en effet:

Le principe de l'inertie est:

Si la résultante des forces est nulle alors le mouvement est rectiligne et uniforme

sa contraposée est: Si le mouvement n'est pas rectiligne et uniforme alors la résultante des forces n'est pas nulle

A B

non B non A