Action mécanique De contact Répartie Ponctuelle À distance Répartie

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1- Nature des actions mécaniques

Lorsqu’un système agit sur un autre, on dit qu’il exerce une action.

Une action mécanique peut soit :

→

Provoquer

ou

modifier un mouvement

. →

Déformer

un objet.

→

Maintenir en équilibre

.

Exemples :

Situation

Système d’étude Ballon Ressort Ailes Bille

Qui agit ? Qui subit ?

L’effet produit

Contact ou à distance Ponctuelle ou

répartie

2- Les Forces

En physique, à partir de situation réelle, on utilise des modèles pour expliquer ce qu’il se passe dans le monde réel ou prévoir ce qu’il va se passer.

Une

action mécanique

est représentée par

une force

.

La représentation d’une force se traduit par un

segment fléché

appelé :

vecteur

.

Action mécanique

De contact

Répartie

Ponctuelle

À distance Répartie

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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

(donné par la pointe de la flèche)

- Une

norme

ou une

intensité

(donnée par la longueur de la flèche proportionnelle à la valeur de la force exprimée en Newton)

Remarque importante : Il ne faut pas confondre sens et direction. En effet, une droite définit une direction (verticale, horizontale et oblique) et une direction possède deux sens. ( ou  ou  ou )

Exemple : On étudie l’action de la main qui tire 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

3- Application

Cet ouvrier exerce une force de 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

Résumé du cours

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4- Diagramme objet-interaction

Il permet de représenter toutes les interactions dans lesquelles le système étudié est impliqué.

Comment construire ce type de diagramme :

① Le système étudié est placé au centre.

② Les autres systèmes en interaction avec lui sont placés autour.

③ On représente : interaction de contact :

Interaction à distance :

Exemple : réalisons le diagramme objet-interaction dans cette situation.

Un joueur frappe un ballon L’objet d’étude est le ballon.

5- Applications

Réaliser les diagrammes objet-interaction dans les situations suivantes : Objet d’étude : Le seau

Objet d’étude : La brique

Objet d’étude : L’alpiniste

Résumé du cours

Brique Seau

Grimpeur

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6- Les principales actions mécaniques 6-1 Le poids

Lorsqu’on lâche une balle, elle tombe en suivant la direction du fil à plomb car elle est soumise à l’attraction de la Terre. Cette action appelée « poids », est dirigée vers le centre de la Terre.

→ Le poids d’un corps est l’action exercée par la Terre sur cet objet.

→ Cette action s’exerce selon la verticale du lieu et dirigée vers le centre de la Terre.

→ Le poids d’un corps est une force.

→ Le poids se mesure avec un dynamomètre, l’unité est le Newtons (N).

Le vecteur poids

→ Point d’application : Centre de gravité .

→ Direction : Verticale

→ Sens : Dirigé vers le bas

→ Intensité :

La relation de proportionnalité se traduit par :

Sur Terre sa valeur est d’environ g = 10 N/Kg. Sur la Lune : gL = 1,6 N/Kg Exemple : Une bille de masse est suspendue à un ressort.

① Calculer le poids de cette bille.

② Tracer le vecteur poids.

Symbole P m g

Grandeur Le Poids La masse Intensité de la pesanteur Unité Newton

(N)

Kilogramme (kg)

Newton par kilogramme (N/kg)

Résumé du cours

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Exemple : Un dictionnaire de masse de 250 grammes est posé sur une table inclinée. Comme le montre le schéma ci contre.

① Exprimer la masse en kilogramme.

② Calculer le poids (P) de cet objet. (Prendre : )

③ Nommer l’appareil de mesure qui permet de vérifier le poids de cet objet.

④ Représenter le vecteur poids sur le schéma ci-contre.

Echelle : 1 cm pour 0,5 N

6-2 La réaction

C’est l’action d’un support (Table, le sol, etc…) sur les objets.

Le vecteur

→ Point d’application : point de contact entre l’objet et le support

→ Direction : perpendiculaire au support

→ Sens : Dirigé vers le haut

→ Intensité : à déterminer.

6-3 La tension

C’est l’action d’un fil ou d’un ressort sur les objets.

Elle est représentée par le vecteur .

6-4 Les frottements

Représenté par le vecteur

→ Point d’application : Point de contact entre l’objet et le support

→ Direction : Parallèle au support

→ Sens : Opposé au déplacement.

→ Intensité : à déterminer.

Résumé du cours

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7- Applications

Exercice n°1 : Une boule est accrochée sur un mur.

1-1 Réaliser les diagrammes objet-interaction dans cette situation.

1-2 Représenter les forces, par le vecteurs respectifs. (Sans se soucier de l’intensité de chacune des forces rencontrées).

Exercice n°2 : Un seau est accroché à une corde.

Exercice n°3 : Une pancarte représentant un poisson est accrochée sur un support.

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1- Définition

Un objet est en équilibre si et seulement si celui-ci ne bouge pas par rapport au sol. On peut appliquer le principe de l’inertie.

La somme des forces vectorielles qui s’applique aux objets est égale au vecteur nul .

Exemple 1 :

Un abat jour est suspendue à un fil vertical, exerçant une force de valeur . 1-1 Réaliser les diagrammes objet-interaction dans cette situation.

1-2 Donner les caractéristiques de chaque forces

1-3 Faire un schéma de la situation en représentant les vecteurs forces qui s’exercent sur l’abat jour.

(échelle : )

Exemple 2 :

Trois forces sont présentes.

Le poids : l’action de la Terre sur la bille ; La tension du fil : l’action du fil sur la bille ; La force : l’action de l’aimant sur la bille.

Appliquer le principe de l’inertie :

Résumé du cours

X O

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2- Applications

Exercice n°1 : Pour le repassage des serviettes, on utilise un fer à repasser dont la masse est égale à 1,2 kg.

1-1 Calculer, en Newtons, le poids (P) de ce fer à repasser.

1-2 Posé sur une table. Le fer à repasser est en équilibre.

Réaliser le diagramme des différentes actions mécaniques qui s’exerce sur le fer.

1-3 Rappeler les conditions d’un solide soumis à deux forces en équilibre.

1-4 Compléter le tableau des caractéristiques de chacune des forces.

Action Qui agit/Qui subit

Point

d’application Direction Sens Notation Intensité

1-5 Faire un schéma de la situation en représentant les vecteurs forces qui s’exercent sur le fer.

(Échelle : 1 cm  4 N)

Exercice n°2 : Une balle est posée sur une table horizontale. Son poids est égal à 5 N.

2-1 Quelles sont les forces exercées sur la balle.

2-2 Que peut-on dire des forces qui s’exercent sur La balle ?

2-3 Appliquer le principe de l’inertie (1^ère loi de Newton) pour déterminer la valeur de la force que la table exerce sur la balle ?

2-4 Représenter les vecteurs forces un schéma. (Echelle : 1 cm représente 2 N)

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Exercice n°3 : Une araignée est immobile, suspendue à son fil qu’elle a tissé selon une ligne droite verticale.

3-1 Faire l’inventaire des forces qui s’exercent sur l’araignée.

3-2 Appliquer le principe d’inertie (1^ère loi de Newton) à l’araignée.

L’araignée a une masse : . On ne tient pas compte de l’action de l’air.

3-3 Calculer la valeur de son poids sachant que la valeur de l’intensité de la pesanteur g sur Terre vaut 10 N.Kg^-1.

3-4 Représenter les forces s’exerçant sur l’araignée. (L’échelle : 1 cm représente 10^-3 N.)

Exercice n°4 : La méthode la plus utilisée pour pêcher les écrevisses est la pêche dite : « à la balance ». Le matériel utilisé est présenté dans le document ci-contre. L’ensemble a une masse de : .

4-1 Calculer le poids et donner les caractéristiques du vecteur poids.

4-2 Donner, en justifiant, la valeur de la force exercée par la balance sur le fil.

4-3 Représenter les forces sur un schéma.