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Phys. N° 05
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2)-
énoncé du principe de l'inertie. 3)- Mobile sur coussin d'air et table horizontale ( TP physique N° 4) |
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III- Les forces appliquées
au solide ne se compense plus. |
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1)- Mouvement sur un plan inclné 2)- Le parachutiste 3)- Le téléski. |
1)- Glissement d'un solide sur un plan horizontal.
- On considère un solide (S) immobile sur un plan horizontal.
Faire un schéma et représenter les actions mécaniques qu'il subit.
- Donner les caractéristiques de ces actions mécaniques.
- Le solide est soumis à deux forces :
- la réaction du support et le poids.
- Il est en équilibre.
- La condition nécessaire d'équilibre permet d'écrire que :
-
- On exerce une force sur le solide (s) par l'intermédiaire un fil inextensible de masse négligeable.
- Pour connaître la valeur de la force F, on intercale un dynamomètre.
- On remarque, si F < 3 N, le solide (S) ne se déplace pas et que si F > 3 N, le solide se déplace.
-
Premier cas F < 3 N :
Faire un schéma et représenter les actions mécaniques que subit le
solide (S).
-
Le solide est en équilibre sous l'action de trois forces :
(1) et
- les lignes d'action des trois forces sont concourantes et coplanaires.
-
En conséquence, la réaction
du
support n'est plus perpendiculaire au support.
- On peut décomposer cette réaction en deux composantes :
-
La composante normale au support
qui compense le poids.
-
La composante tangentielle
qui
compense la force
.
- Cette force s'oppose au mouvement, c'est une force de frottement.
- Deuxième cas : F > 3 N.
- Il y a mouvement.
- La valeur de RT ne peut pas dépasser une valeur limite qui dépend des deux surfaces en contact.
- Si le sol est rugueux, la force de frottement est importante et
- la réaction du support n'est pas perpendiculaire au support (plan incliné) et si le sol est lisse,
- la force de frottement est plus faible et la réaction du support se rapproche de la perpendiculaire au support.
- La force de frottement dépend des deux surfaces en contact.
- Pour réduire les frottements, on utilise la technique du coussin d'air.
- Si les frottements sont négligeables, la réaction du support est perpendiculaire au support.
Un solide mécaniquement isolé n'est soumis à aucune force.
Un solide pseudo isolé est soumis à des forces dont les effets se
compensent à chaque instant.
- Remarque : si le solide est soumis à n forces dont les effets se compensent :
-
- Condition nécessaire d'équilibre.
2)- énoncé du principe de l'inertie.
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et quel que soit le mouvement de ce solide, son centre d'inertie G peut :
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3)- Mobile sur coussin d'air et table horizontale ( TP physique N° 4)
- On lance de façon quelconque le mobile autoporteur sur une table plane et horizontale.
- On enregistre les positions successives des points G et A au cours du mouvement.
- Le mouvement de G est rectiligne uniforme et le mouvement de A est curviligne varié.
Animation :
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Mouvement d'un mobile sur une table horizontale Mouvement du point A et du point G par rapport à la table
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Étude dynamique : faire le bilan des forces agissant sur le
mobile.
-
Le poids
et la réaction du
support .
- Comme les frottements sont négligeables, la réaction du support est perpendiculaire au support.
-
En conséquence,
et
sont opposés. Les forces ont des effets
qui se compensent.
- Cette expérience permet de vérifier le principe de l'inertie.
III- Les forces appliquées au solide ne se compensent plus.
On lance avec une vitesse
un
palet sur un sol lisse.
- Le palet glisse, sa vitesse diminue, puis le palet s'arrête.
- Que se passe-t-il ? Quelles sont les actions mécaniques que subit le palet ?
- Comme la vitesse du palet diminue, le palet n'est pas pseudo isolé,
- il n'est pas soumis à des forces dont les effets se compensent.
- La réaction n'est pas perpendiculaire au support, elle s'oppose au mouvement du palet.
- On peut décomposer cette réaction :
- En une réaction normale qui compense le poids
- Et en une réaction tangentielle, due aux forces de frottement qui ralenti le palet.
2)- Exemple (2). Véhicule à deux roues.
- On va distinguer 2 types de roues :
- La roue motrice
- La roue indépendante.
Quelle que soit la roue, il faut des forces de frottement pour que
la roue tourne sans glisser.
Faire l'inventaire des forces extérieures agissant sur le véhicule
à deux roues.
-
En G, le poids
(moto +
motard).
-
En A, force de contact
(sol
; pneu de la roue motrice).
- Cette force est responsable du déplacement.
- On peut décomposer cette réaction en deux forces :
- la réaction normale qui compense une partie du poids et la réaction tangentielle qui fait avancer la moto.
-
En
B, force de contact
, la roue non motrice qui tourne, elle
aussi, la réaction n'est pas perpendiculaire au sol.
- On peut décomposer cette force en deux forces :
- la réaction normale au sol qui compense une partie du poids et
- la réaction tangentielle qui fait tourner la roue non motrice dont le sens est opposé au mouvement.
-
On peut ajouter la force
, force
de frottement due à l'air qui s'oppose au mouvement.
- Si la moto se déplace à vitesse constante sur un sol horizontal :
-
.
- En décomposant les forces :
-
- Dans ce cas ; la force motrice compense les forces de frottement qui s'opposent au mouvement.
- Si :
-
3)- Mouvement de chute libre.(Tp physique N° 6).
Un solide en chute libre n'est soumis qu'à l'action de son poids
P.
Relations importants :
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1)- Mouvement sur un plan inclné 2)- Le parachutiste 3)- Le téléski. |
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