Activité de révision Le principe de l'inertie

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Soutien sciences physiques Le principe de l'inertie

1 "Si un corps est soumis à des forces qui se compensent (ou à aucune force), alors il est immobile ou en mouvement rectiligne uniforme"

...et inversement...

"Si un corps est immobile ou en mouvement rectiligne uniforme, alors il est soumis à des forces qui se compensent (ou à aucune force)"

Les deux façons d'utiliser le principe de l'inertie

Sens 1 :

• On identifie les FORCES qui s'exercent sur le corps et on en déduit des choses sur son MOUVEMENT

Rédaction : Les forces qui s'exercent... , donc d'après le principe d'inertie, le mouvement ...

Sens 2 :

• On identifie le MOUVEMENT du corps et on en déduit des choses sur les FORCES qu'il subit Rédaction : Le mouvement .... , donc d'après le principe d'inertie, les forces ....

Exercices d'entraînement

LE SAUT EN PARACHUTE

Lors d'un saut en parachute, le parachutiste est soumis à l'action à distance de la Terre

(modélisée par le poids 𝑃⃗ ) et à l'action de contact de l'air (modélisée par une force de frottement 𝐹 ).

On a représenté 𝑃⃗ et 𝐹 à trois instants différents du saut (a), (b) et (c)

1. Identifier les figures sur lesquelles les forces exercées sur le parachutiste se compensent

2. En utilisant le principe d'inertie, décrire le mouvement du parachutiste à chacun des moments (a) (b) et (c).

3. Le parachutiste tombe beaucoup moins vite dans la situation (c) que dans la situation (b) Il y a donc eu un moment (b') entre les deux où le parachutiste a ralenti.

En justifiant par le principe d'inertie, représenter 𝑃⃗ et 𝐹 au moment (b'). On pourra représenter le parachutiste par un point

LE BUCHERON ET LE TRONC

Un bûcheron a abattu un arbre gigantesque et en a coupé toutes les branches. Il le rapporte à la scierie en l'attachant à l'arrière de son tracteur à l'aide d'un câble. On a représenté ci dessous les forces exercées sur le tronc à un certain moment du voyage

1. Identifier chacune des forces exercées sur le tronc

2. Au moment représenté ici, d'après le principe d'inertie, le tronc est-il en mouvement rectiligne uniforme ?

Activité de révision

Le principe de l'inertie

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2 DIFFERENTS PROJECTILES

En utilisant le principe d'inertie, expliquer en termes de forces le mouvement des projectiles suivants :

(a) (b) (c) (d) (a) un ballon de football posé sur le sol

(b) une balle de baseball tombant vers le sol

(c) le "marteau" tournant autour du lanceur de marteau avant qu'il ne le lâche (d) Un palet de curling avançant en ligne droite et à vitesse constante sur la glace LE RAFTING

On considère que les passagers du bateau de l'image suivante étaient en mouvement rectiligne uniforme avant le choc

1. Quelles forces s'exerçaient sur un passager avant le choc ? 2. Quelles forces s'exercent sur un passager après le choc ?

3. En utilisant le principe d'inertie, préciser si le dessin ci-dessus présente une situation réaliste

SORTIE DE ROUTE

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3 Correction

LE SAUT EN PARACHUTE

1. Les forces exercées sur le parachutiste se compensent dans les figures b et c, car dans les deux cas, il y a deux forces de même norme, de même direction mais de sens opposé

2. (a) On observe que les forces exercées sur le parachutiste ne se compensent pas (car il n'y a que le poids) donc d'après le principe d'inertie, le parachutiste n'est ni immobile ni en mouvement rectiligne uniforme. Le sens commun nous dit alors qu'il accélère en ligne droite, puisqu'il tombe.

(b) On observe que les forces exercées sur le parachutiste se compensent, donc d'après le principe d'inertie, le parachutiste est soit immobile, soit en mouvement rectiligne uniforme. Le sens commun nous dit qu'il ne peut pas être immobile

(c) Même réponse que pour le (b)

3. Voir le schéma ci-contre. Justification : Puisqu'au moment b' le parachutiste ralentit, il n'est ni immobile ni en mouvement rectiligne uniforme, donc d'après le principe d'inertie, les forces qui s'exercent sur lui ne se

compensent pas. Le sens commun nous dit alors que 𝐹 est plus grande que 𝑃⃗ , puisque le parachutiste ralentit.

LE BUCHERON ET LE TRONC

1. 𝐹⃗⃗⃗ ₁est la réaction du sol, 𝐹⃗⃗⃗ ₂est la traction du câble, 𝐹⃗⃗⃗ ₃ est le poids, 𝐹⃗⃗⃗ ₄ est la force de frottement du sol.

2. On observe que les forces exercées sur le tronc ne se compensent pas, donc d'après le principe d'inertie, le tronc n'est ni immobile ni en mouvement rectiligne uniforme. Le sens commun nous dit alors qu'il accélère, puisque la résultante des forces, est dirigée vers l'avant.

DIFFERENTS PROJECTILES

(a) Le ballon est immobile, donc d'après le principe d'inertie, les forces qui s'exercent sur lui se

compensent. L'habitude nous dit que les deux forces qui se compensent sont le poids et de la réaction du sol.

(b) La balle de baseball n'est ni immobile ni en mouvement rectiligne uniforme, donc d'après le principe d'inertie, les forces qui s'exercent sur elle ne se compensent pas. L'habitude nous dit que la seule force est le poids.

(c) Le "marteau" n'est ni immobile ni en mouvement rectiligne uniforme, donc d'après le principe d'inertie, les forces qui s'exercent sur lui ne se compensent pas. En effet, aucune force ne compense celle exercée par le fil sur le marteau.

(d) Le palet de curling est en mouvement rectiligne uniforme, donc d'après le principe d'inertie, les forces qui s'exercent sur lui se compensent. L'habitude nous dit que les deux forces qui se compensent sont le poids et de la réaction du sol.

LE RAFTING

1. Avant le choc, les forces qui s'exerçaient sur un passager étaient son poids et la réaction du bateau, qui se compensaient puisque le passager était en mouvement rectiligne uniforme

2. Après le choc, les forces qui s'exerçaient sur un passager sont les mêmes !

3. Les forces qui s'exercent sur le passager se compensent, donc d'après le principe d'inertie, le passager reste en mouvement rectiligne uniforme, alors que le bateau s'arrête. Donc les passagers devraient tomber vers l'avant du bateau.

SORTIE DE ROUTE

1. Le référentiel utilisé est le référentiel terrestre

2. Les images de la boule sont espacées de la même distance et alignées, donc le mouvement de la boule est rectiligne uniforme

3. La boule est soumise à son poids et à la réaction du sol

4. Les deux forces citées se compensent, donc d'après le principe d'inertie, la boule est soit immobile soit en mouvement rectiligne uniforme. Elle ne peut donc pas tourner

5. D'après le principe d'inertie, si les forces qui s'exercent sur la voiture se compensent, d'après le principe d'inertie, la voiture est en mouvement rectiligne uniforme et ne peut pas tourner, et elle rate le virage.