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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