Phys. N° 05 |
Mouvement et Forces. Cours. |
|
Programme 2010 : Relativité du mouvement, Force et mouvement dans le sport Programme 2010 : Physique et Chimie Programme 2020 : Physique et Chimie |
![]() |
QCM : |
Exercices 2005-2006 Physique et Chimie seconde Collection DURANDEAU HaCHETTE |
|
1)- Exercice 5 page 86. |
5)- Exercice 2 page 102. |
2)- Exercice 6 page 87. |
6)- Exercice 8 page 103. |
3)- Exercice 17 page 89. |
7)- Exercice 12 page 103. |
4)- Exercice 18 page 86. |
8)- Exercice 18 page 104. |
Physique
et Chimie seconde
|
|
1)- Exercice 10 page 240. |
2)- Exercice 15 page 240. |
3). Exercice 18 page 241. |
|
Pour aller plus loin :
Mots clés : Mouvements ; référentiels ; le référentiel Géocentrique ; le référentiel Héliocentrique ; vitesse moyenne ; vitesse instantanée ; instant ; durée ; date ; Forces ; Principe de l'Inertie ; ... |
![]() |
I-
Mouvements
et référentiels.
1)- Nécessité d'un référentiel.
a)- Exemple :
- Considérons un train de voyageur en mouvement.
- Dans un wagon, deux voyageurs V1 et V2 sont assis.
- Sur le quai de la gare deux observateurs O1 et O2 immobiles observent le train partir.
- Quel est le mouvement de V1 par rapport à O1 ?
- Quel est le mouvement de O2 par rapport à V2 ?
- Quel est le mouvement de V1 par rapport à V2 ?
- Conséquences : - Un objet peut être en mouvement par rapport à un observateur et immobile par rapport à un autre.
- Le mouvement d'un
objet est relatif à un objet de référence appelé référentiel. |
b)- Définitions.
- l'objet dont on
étudie le mouvement est appelé le mobile et l'objet de référence est appelé
le référentiel.
- Un référentiel est un
solide par rapport on étudie le mouvement d'un mobile. - Remarque : -
Pour
décrire le mouvement d'un mobile, il faut indiquer le référentiel d'étude. |
a)- Le référentiel
terrestre ou référentiel du laboratoire.
- On utilise, le plus souvent, comme repère lié au référentiel terrestre, deux axes horizontaux et un axe vertical.
- Ce référentiel est bien
commode pour l’étude du mouvement des objets dans une salle de classe, pour
tous les mouvements qui s’effectuent au voisinage de la terre.
b)- Le référentiel
géocentrique.
- L’origine du repère lié au référentiel Géocentrique est située au centre de la Terre.
- L’axe z’Oz est orienté vers une étoile lointaine : on peut choisir l’étoile polaire.
- Les
axes x’Ox et y’Oy sont situés dans le plan équatorial et ils sont
orientés vers des étoiles lointaines supposées fixes.
- Ce référentiel est commode pour l’étude des satellites de la Terre.
- Ce référentiel n’est pas entraîné dans le mouvement de rotation de la Terre.
- Dans ce référentiel, la Terre est animée d’un mouvement de rotation uniforme de l’ouest vers l’est, autour de l’axe des pôles.
- En vert, le référentiel Terrestre et en bleu, le référentiel Géocentrique.
c)- Le référentiel
héliocentrique ou de Copernic.
- L’origine du repère lié au référentiel Héliocentrique est située au centre du Soleil.
-
Les axes z’Oz, x’Ox
et y’Oy sont orthogonaux et ils sont orientés vers des étoiles lointaines
supposées fixes.
- Ce référentiel est commode pour l’étude des satellites du Soleil.
- Dans ce référentiel, la Terre décrit une orbite elliptique autour du Soleil en une année.
- En bleu, le référentiel Géocentrique et en rouge, le référentiel Héliocentrique .
Animation : CABRIJAVA
3)-
Trajectoire
d’un corps en mouvement.
a)- Définition.
- Définition :
- On appelle trajectoire
d’un point d’un objet, l’ensemble des positions successives que ce point occupe
au cours du mouvement. |
b)- Exemple 1 : chute libre d’une balle.
Étude de vidéos : CHGOLF et BILLE avec avimeca ou MarqCD puis mouvement dans un train :
site (2danimations :
la chute libre 1)
- Chronophotographie du
mouvement de la balle pour deux observateurs.
- Le mouvement de la balle
n’est pas le même pour les deux observateurs.
c)- Exemple 2 : trajectoire de la valve d’une
roue de vélo.
d)- Remarques.
- La trajectoire d’un
point mobile dépend du référentiel d’étude.
- Si la trajectoire est
une droite, le mouvement est rectiligne.
- Si la trajectoire est
un cercle, le mouvement est circulaire.
1)-
Caractéristiques de la vitesse.
a)- Valeur de
la vitesse.
- Vitesse
moyenne : dans le
référentiel d’étude, on appelle vitesse moyenne, le rapport :
![]() |
d : représente la distance parcourue en mètres (m) |
Δt :
représente la durée du parcours en secondes (s) |
|
vm : représente la vitesse moyenne exprimée en m / s ou m.s-1 |
- Cas
d’un mouvement rectiligne :
- Cas
d’un mouvement curviligne :
- Vitesse instantanée :
- La vitesse instantanée, d’un corps en mouvement, est la vitesse à un instant donné,
- C’est la vitesse donnée par le tachymètre
de la voiture à l'instant où on le regarde.
b)- Valeur de
la vitesse et mouvement uniforme.
- On appelle mouvement
uniforme, le mouvement d’un corps dont la valeur de la vitesse reste constante.
- Conséquences :
(vidéo :
TOURDI
ou
tourdi01 et
TRIATH
ou
triath01)
- Le corps parcourt
des distances égales pendant des durées successives égales.
- Les valeurs de
la vitesse moyenne entre deux positions et de la vitesse instantanée de ce corps,
à un instant quelconque sont égales.
c)- Direction
et sens de la vitesse.
- La vitesse d’un mobile est aussi caractérisée par sa direction et son sens.
-
La direction de
la vitesse coïncide avec celle du mouvement et le sens avec celui du déplacement
de l’objet.
2)- Approche expérimentale de la vitesse instantanée.
- On va considérer que pendant un intervalle de temps très court, la vitesse ne varie pratiquement pas, qu'elle reste pratiquement constante.
-
On peut en conséquence utiliser la
relation précédente.
ʘ est pratiquement égale à sa vitesse moyenne calculée pendant un intervalle de temps très court encadrant l’instant t considéré. |
-
- Remarque 1 :
-
La valeur donnée par
cette relation est d'autant plus proche de la vraie valeur que la durée Δt = t"
– t' est petite.
- Écriture simplifiée :
vitesse du point mobile à l’instant
t3 :
-
- Remarque 2 :
- Il faut toujours préciser le référentiel étude pour déterminer la valeur de la vitesse.
-
La vitesse est relative au référentiel d'étude.
- Une action mécanique
localisée exercée par un objet
A sur un autre
objet B
peut être modélisée
par une force.
- Cette force est
représentée par un segment fléché, appelé vecteur force noté :
- Caractéristiques :
- L’origine :
point d’application de la force,
- La direction et
le sens sont ceux de la force.
- La longueur du
représentant est proportionnelle à la valeur de la force.
- L’unité de force
est le Newton (N).
- La valeur d’une
force se mesure à l’aide d’un dynamomètre.
2)-
Effet d’une force sur le mouvement.
- Exemple 1:
effet du poids sur une balle qu’on lance.
- Exemple 2 :
phénomène d’électrisation effet d’une force électrostatique sur des petits morceaux
de papiers.
- Une force qui
s’exerce sur un corps peut mettre cet objet en mouvement, modifier sa trajectoire,
modifier sa vitesse. |
1)-
Peut-il y avoir mouvement sans force ?
- C’est au XVIIe
siècle que Newton donne une réponse à cette question. (1642 – 1727)
- Expérience : on pose une pierre de curling sur la patinoire horizontale.
- Quelles sont les
actions mécaniques qu’elle subit ?
- On lance cette même pierre sur la patinoire.
- Quelles sont les
actions mécaniques qu’elle subit ?
- Énoncé : Tout corps persévère dans son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme
si les forces qui s’exercent sur lui se compensent. |
- Remarques :
- Le principe de l’inertie n’est valable que dans certains référentiels.
- On l’applique
cette année dans le référentiel terrestre et dans le référentiel géocentrique.
- Lorsque la trajectoire d’un objet n’est pas une droite ou lorsque la vitesse d’un corps varie,
- on peut
affirmer d’après le principe de l’inertie que les forces exercées sur cet objet
ne se compensent pas.
QCM : |
Exercices 2005-2006 Physique et Chimie seconde Collection DURANDEAU HaCHETTE |
|
1)- Exercice 5 page 86. |
5)- Exercice 2 page 102. |
2)- Exercice 6 page 87. |
6)- Exercice 8 page 103. |
3)- Exercice 17 page 89. |
7)- Exercice 12 page 103. |
4)- Exercice 18 page 86. |
8)- Exercice 18 page 104. |
Physique
et Chimie seconde
|
|
1)- Exercice 10 page 240. |
2)- Exercice 15 page 240. |
3). Exercice 18 page 241. |
|