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 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 :

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

Lorsque deux systèmes sont en interaction, ils exercent l’un sur l’autre des forces opposées. Ces forces ont :

→ La même droite d’action (direction).

→ Elles sont de sens opposées.

→ Elles ont la même intensité (même norme).

Voici quelques exemples d’interactions :

Un livre posé sur une table Propulsion d’une fusée Gravitation universelle

2- Interactions gravitationnelles

2-1 Généralités

La Terre et la Lune exercent entre elles une interaction. Cette interaction se nomme interaction gravitationnelle.

Deux objets A et B, de masse mA et mB, dont les centres sont séparés par une distance d, exercent l’un sur l’autre des actions mécaniques attractives modélisées par des forces, appelées forces d’attraction, ayant la même intensité F.

Les caractéristiques de la force d’attraction gravitationnelle sont :

- Sa direction : la droite passant par les centres de gravité des deux corps.

- Son sens : de B vers A et de A vers B.

- Son intensité :

G est la constante de gravitation universelle : G = 6,67  10^-11 N.m².kg^-2 mA et mB s’expriment en kilogramme (kg), d en mètre (m) F en Newton (N).

m

_A

m

_B

Résumé du cours

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2-2 Application

Exercice n°1 : Forces gravitationnelles exercées par la Terre sur la Lune.

2-1 Calculer la force gravitationnelle qu’exerce la Terre sur la Lune.

2-2 Faire un schéma des deux astres et représenter les vecteurs forces (Préciser l’échelle utilisée).

La Terre de masse et la masse de la Lune Distance Terre-Lune : .

Exercice n°2 : La Terre et le Soleil sont distants de de kilomètres. Calculer l’intensité de la force gravitationnelle exercée par le Soleil sur la Terre.

La Terre de masse et la masse du soleil

Corrigé de l’exercice

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2-3 Poids et interactions gravitationnelles

Une balle (Jaune) de masse est posée sur le sol.

① Calculer la force gravitationnelle qu’exerce la Terre sur la Balle jaune.

On donne les constantes suivantes :

Données : Masse de la Terre : kg

Rayon de la Terre : ; Rayon de la balle :

② Sur le schéma représenter les forces gravitationnelles exercées par la Terre et la Balle. Préciser l’échelle utilisée.

③ Calculer le poids de cette balle sur la Terre.

④ Comparer la valeur de la force gravitationnelle et le poids de cette balle. Quelle conclusion peut- on en tirer.

⑤ Que se passerait-il si la balle se trouve en altitude ?