Phys. N° 04 Interactions. Exercices

Correction :

1)- Poids du lustre et l’action exercée en A, par le fil sur le lustre.

- Système étudié : Le lustre.

- Il est en interaction avec la Terre :

- Poids avec P = m . g

- Caractéristiques de poids

	Le point d’application :	G : Centre d’inertie de l’objet considéré
	La direction ;	Verticale du lieu passant par le point G.
	Le sens	Du haut vers le bas
	L’intensité ou valeur	P = m . g ≈ 4 N

- Il est en interaction avec le fil :

- Force exercée par le fil sur le lustre

- Caractéristiques de la force :

	Le point d’application :	A : point d’attache du fil
	La direction ;	Verticale du lieu passant par le point G.
	Le sens	Du bas vers le haut
	L’intensité ou valeur	T = P = m . g ≈ 4 N

- Schéma :

- Le système Lustre est en équilibre sous l’action des deux forces et :

- Conditions d’équilibre :

- La somme vectorielle est égale au vecteur nul :

- Les deux forces ont la même droite d’action.

- En conséquence P = T = 4 N

2)- Autre système :

a)- Représenter l’action exercée par le lustre sur le fil et l’action exercée par le plafond sur le fil en B.

- Action exercée par le lustre sur le fil :

- Système étudié : le fil

- Il est en interaction avec le lustre :

- Force exercée par le lustre sur le fil :

- Il est en interaction avec le plafond :

- Force exercée par le plafond sur le fil :

- La masse du fil est négligeable :

- l’interaction avec la Terre est donc négligeable.

- Remarque :

- Force exercée par le fil sur le lustre et force exercée par le lustre sur le fil : .

- Principe de l’interaction :

- T = T’ = 4 N

- Schéma :

- Le système Fil est en équilibre sous l’action des deux forces et :

- Conditions d’équilibre :

- La somme vectorielle est égale au vecteur nul :

- Les deux forces ont la même droite d’action.

- En conséquence T’ = T’’ = T = P = 4 N

b)- Tension du fil :

- La tension d’un fil est la valeur commune T, T’, et T’’ des forces que le fil exerce

sur les objets liés à chacune de ses extrémités.

c)- Action exercée par le fil sur le plafond :

- Avec : (Principe de l’interaction)

- T’’’ = T’ = 4 N

- Schéma :

2)- Des mobiles pas toujours mobile :

Énoncé

Sur une table à coussin d’air horizontale, on a fixé des aimants sur deux mobiles autoporteurs.

La valeur des forces de l’interaction magnétique est plus grande lorsque les aimants sont plus proches.

Schéma :

1)- Le système est immobile.

- Faire l’inventaire des forces sur chaque système (mobile autoporteur-aimant).

2)- On coupe le fil 1 :

- Faire l’inventaire des forces sur chaque système (mobile autoporteur-aimant).

a)- Les intensités des forces d’attraction magnétique sont-elles égales à chaque instant ?

b)- La tension du fil 2 est-elle constante lors du mouvement du mobile 1.

Correction :

Schéma :

1)- Le système est immobile.

- Inventaire des forces sur chaque système

(mobile autoporteur-aimant).

- Mobile 1 :

- Poids du mobile1 :

- Force magnétique exercée par l’aimant 2 sur l’aimant 1 :

- Réaction du support :

- Action du fil 1 : Tension du fil 1 :

- Mobile 2 :

- Poids du mobile2 :

- Force magnétique exercée par l’aimant 1 sur l’aimant 2 :

- Réaction du support :

- Action du fil 2 : Tension du fil 2 :

2)- On coupe le fil 1 :

- Inventaire des forces sur chaque système (mobile autoporteur-aimant).

- Mobile 1 :

- Mobile 2 :

a)- Les intensités des forces d’attraction magnétique :

- Le mobile 1 se déplace vers le mobile 2.

- Comme le mobile 1 se rapproche du mobile 2,

- les intensités des forces magnétiques augmentent

b)- La tension du fil 2.

- Comme le mobile 2 est immobile, la tension du fil 2 compensent l’intensité

de la valeur de la force magnétique .

- L’intensité de la tension augmente.

3)- Mesure du poids d’un corps.

Correction :

Schéma :

- Système le solide (S):

- Il est en interaction avec la Terre :

- Il est en interaction avec le fil :

- Schéma :

- Le système (S) est en équilibre sous l’action des deux forces et :

- Conditions d’équilibre :

- La somme vectorielle est égale au vecteur nul :

- Les deux forces ont la même droite d’action.

- En conséquence P = T = F_Fil/S

- Système : Le fil :

- Il est en interaction avec le dynamomètre (dyna) :

- Il est en interaction avec le système (S) :

- Le système (Fil) est en équilibre sous l’action des deux forces et :

- Conditions d’équilibre :

- La somme vectorielle est égale au vecteur nul :

- Les deux forces ont la même droite d’action.

- En conséquence F_dyna/Fil = F_S/Fil

- Principe de l’interaction :

- F_S/Fil = F_Fil/S

- Or F_S/Fil = F_Fil/S

- F_S/Fil = F_Fil/S = T = P

- Le dynamomètre mesure bien la valeur du poids de l’objet suspendu.

4)- Pourquoi pouvons-nous marcher ?

1)- Schéma d’un personnage qui se déplace en marchant.

- Actions mécaniques qui s’exercent sur le marcheur :

- Le personnage est en interaction avec la Terre : Poids

- Le personnage est en interaction avec le sol : réaction du support et .

2)- Représentation par des vecteurs forces :

- Schéma :

- Les forces support et peuvent être décomposées :

- et

- La composante normale au support empêche le personnage de s’enfoncer dans le sol.

- La composante tangentielle (force de frottement) empêche le pied de glisser .

- Si le sol est lisse, la valeur de la composante tangentienne diminue est le pied glisse sur le sol.

- Schéma :

3)- Les forces de frottement :

- Le forces de frottement sont indispensables au marcheur.

- S'il n'y a pas de forces de frottement, le marcheur ne peut pas avancer.

- Les forces responsables du déplacement en avant sont : et .

- Les forces et compensent le poids du personnage.

1)- Équilibre d’un lustre.

2)- Des mobiles pas toujours mobile :

3)- Mesure du poids d’un corps.

4)- Pourquoi pouvons-nous marcher ?