Spe 1ere AEXP : Lien entre forces et variation de vitesse
Objectifs : Montrer les effets d’une force ou de l’absence de force sur le mouvement d’un objet. trouver le lien entre forces appliquées à un système et sa variation de vitesse.
Document 1 : Représentation d’une force Une force présente 4 caractéristiques :
- un point d’application : point de contact si action de contact OU centre de gravité G du système étudié si action à distance ;
- une direction : droite d’action de la force ; - un sens : sens d’action de la force ; - une valeur qui s’exprime en Newton (N).
Sur un schéma, une force est alors représentée par un segment fléché appelé vecteur.
Attention : ne pas confondre le vecteur force noté avec la valeur de la force notée F.
Direction
Sens
Point d’application Valeur *
Document 2 : Quelques forces à connaître
Le poids d’un système noté est la force d’attraction exercée par la Terre. Elle s’applique au centre de gravité G du système, sa direction est la verticale du lieu, son sens est vers le bas (vers le centre de la Terre) et sa valeur (en N) s’exprime par la relation :
P = m g avec m = masse en kg et g = intensité de pesanteur en N.kg-1.
La tension d’un fil (ou d’un câble) notée est la force exercée par le fil (ou câble) sur le système. Elle modélise une action de contact. Elle a comme direction celle du fil et est toujours orientée du système vers le fil.
La réaction d’un support notée est la force exercée par un support (table, sol, …) sur le système. Elle modélise une action de contact. Elle a une direction perpendiculaire au support (= « réaction à
l’enfoncement ») et est orientée du support vers le système.
Document 3 : Le principe d’inertie et sa contraposée
Principe d’inertie (vu en seconde) : Lorsque les forces exercées sur un système se compensent alors le vecteur vitesse du système ne varie pas : est constant. La réciproque est vraie.
Remarque : deux cas sont possibles
- si alors le système est immobile ;
- si alors le système est en mouvement rectiligne et uniforme.
Contraposée du principe d’inertie : Les forces exercées sur un système ne se compensent pas alors le vecteur vitesse du système varie : n’est pas un vecteur constant.
Remarque : Les forces se compensent si leur somme vectorielle (obtenue en plaçant les vecteurs forces bout à bout) est nulle.
0
0
somme de vecteurs nulle somme de vecteurs non nulle
Document 4 : Principe de la table à coussin d’air
Un mobile autoporteur comporte une soufflerie qui permet, lorsqu’elle est activée, de créer une couche d’air entre le mobile et la table sur laquelle il se déplace. Ce « coussin d’air » permet de diminuer fortement les frottements entre le mobile et la table.
Le mouvement du centre de gravité G d’un mobile peut être enregistré grâce à un dispositif qui produit une étincelle à intervalle de temps constant (réglable). La marque de ces étincelles sur la feuille permet de suivre le mouvement dans le temps.
I. On repr Pou a- b- c- d- e- f- II. On Exp On (10 pou pou a- b- c- a- b- c- d- e- Un premie réalise dive résentées e ur chaque e Décrire le Sur la ch vitesse p En dédui Faire le b Dans la exercées forces se Compare … Un de suppose qu m étant l périence : S réalise l’exp 00 g et 500 g r m = 100g r m= 500 g 1) Etude q Représen Pour que Choisir la 2) Etude q Exprimer Construir Quelle es Sachant masse su Vérifier q er pas vers erses expé en annexe 2 xpérience r e mouveme hronophoto our deux po re si les for bilan des for
dernière c s sur le syst era notée ∑ er la directio ernier pas v ue la relatio a masse du Sur une tabl
périence da g). Les chro
;
qualitative nter les forc elle situation a bonne rela quantitative r le vecteur re le vecteu Echelle : 1 st la valeur que la vale uspendue, c Données que la relatio s la relation riences ave 2. réalisée, fai ent. Complé graphie co ositions suc rces se com rces exercé colonne du tème. Le sy . on et le sens vers la rela n recherché ∑ u système e le à coussin ans les mêm onophotogra ces appliqué n la variation ation parmi : ∆ → . ur variation d 1 cm pour 0 de ∆ → ur de la ten calculer la v : M = 38 g e on choisie à n entre ∆ e ec une tabl re le travail éter la colon rrespondan ccessives n mpensent ? ées sur le sy tableau de ystème sera s des deux ation entre ée est une d
∆ ∆ et ∆t la duré n d’air, on l mes conditio aphies sont ées à la ma n de la vites les deux pr de vitesse 0,1m.s-1 dans chaq nsion du fil a valeur de la et g = 9,8 m à la question et ∑ … e à coussin suivant. nne 1 de l’an nts aux diffé otées Mi et ystème et le e l’annexe a modélisé vecteurs ∆ ∆ et ∑ … des deux re ée sur laque
lâche un m ons pour de t représenté asse m. A qu sse est-elle roposées. ∆ → pou ue situation accroché au a tension du m.s-2 n 1c est en n d’air. Les nnexe 1. érents mou Mi+1, ainsi q es représen 1, constru par un poin et ∑ . …influence elations ci-d ∑ elle est expr obile accro eux mobiles ées ci desso uelle force s e la plus imp ur chaque s n? u mobile pe fil. n accord ave s chronopho uvement an que le vecte nter dans la ire la som nt noté S et e de la mas dessous : ∑ ∆ ∆ rimée la var oché à un fi de masse ous avec ∆t s'identifie ∑ portante ? situation (ci-ut être assi ec les résul otographies nnexe 2, tra eur variation colonne 2 me vectorie t la somme se riation de vi l tendu par différentes t=40ms, ec ∑ ? -dessus) . milée au po ltats précéd s obtenues acer le vec n de vitesse de l’annexe elle des fo e vectorielle tesse ∆ . r une masse chelle 1/1 oids de la dents. sont cteur e. e 1. orces des e M.
