G
G
G est à la mi-hauteur sur l’axe de révolution G
Centre du cercle
G
Point de rencontre des diagonales 1- Notion de force
Une force est toute cause capable de modifier un mouvement ou de déformer un corps.
Exemples : le poids d’un corps, la poussée d’Archimède, les forces magnétiques, les forces électrostatiques…
Une force possède quatre caractéristiques :
La direction ou droite d’action : c’est la droite suivant laquelle la force s’exerce ;
Le sens : c’est celui du mouvement que tend à provoquer la force ;
Le point d’application : c’est le lieu où s’exerce la force ;
L’intensité ou module : c’est la grandeur de la force.
L’unité légale de la force est le newton (N).
On mesure l’intensité d’une force avec un dynamomètre.
2- Le poids d’un corps
2.1- Définitions et caractéristiques
Le poids est la force que la terre exerce sur tout objet.
Le poids a les caractéristiques suivantes :
Direction : verticale ;
Sens : du haut vers le bas ;
Point d’application : le point G centre de gravité du corps ;
Intensité
2.2- Schématisation d’une force
On représente le poids d’un objet par une flèche.
Exemple : Une brique posée sur une table :
Détermination du centre de gravité
Le poids dans l’eau est inférieur au poids dans l’air : preuve que la boule subit une force de répulsion de la part de l’eau. Cette force est appelée Poussée d’Archimède.
Nous constatons que : L1>L2. La poussée d’Archimède est plus grande dans l’eau que dans l’air.
La poussée d’Archimède dépend de la nature du fluide dans lequel l’objet est immergé.
2.3- Relation entre le poids et la masse
La masse m d’un corps est la quantité de matière que renferme ce corps. L’unité de la masse est le kilogramme (Kg). On mesure une mase avec une balance.
Le poids d’un corps se calcule à l’aide de la formule : P=m × g Avec :
{
p=poids du corps en newton(N)m=masse du corps en Kg g=intensité de la pesanteur en N/Kg
L’intensité de g dépend du lieu où l’on se trouve. Considérons un objet de 50Kg.
Mesurons son poids à différents endroits.
Lieu Equateur 45° de latitude Pôle nord (90° latitude)
Intensité g N/Kg
9,78 9,81 9,83
Poids en N 489 490,5 491,5
Le poids augmente avec la latitude (éloignement par rapport à l’équateur).
Mesurons le poids d’un objet en grimpant le mont Cameroun :
Lieu Limbé Mutengene Buéa Sommet Mt Cameroun
Poids en N 460 458,8 458,4 455,0
Le poids diminue avec l’altitude (avec la hauteur).
N.B : le poids d’un corps dépend de sa masse et du lieu.
Exercices : pages 53 classe 3e Classiques africains
Exercice1 : une noix de masse 420g tombe d’un cocotier dans un endroit où g=9,82N/Kg .
1- Quelle est la force qui s’exerce sur cette noix ? 2- Déterminer ses caractéristiques.
3- On assimile la noix à une sphère, représenter cette force à l’échelle 1cm pour 2N.
Exercice2 : Le poids d’un élève de 4e est de 450N . Calculer la masse de cet élève. On donne g=10N/Kg .
3- La poussée d’Archimède 3.1- Mise en évidence Expérience 1 :
Comparons L’1 et L’2.
Solution : L’1>L’2.
Conclusion : La poussée d’Archimède dépend du volume du corps immergé (V).
: poussée d’Archimède en newton (N) : masse volumique du liquide en
: volume de liquide déplacé ou volume du corps immergé en
Expérience 2 : Considérons un morceau de bois et un caillou de même masse mais de volume différents suspendu à deux ressorts, dans le vide, on a :
Immergeons totalement les deux solides dans de l’eau, on a
N.B. : la poussée d’Archimède dépend de :
De la nature du fluide dans lequel le corps est immergé ;
Du volume du corps immergé.
3.2- Définition
La poussée d’Archimède est la force qu’un fluide (liquide ou gaz) exerce sur un corps qui y est (partiellement ou totalement) immergé.
3.3- Enoncé du théorème d’Archimède, caractéristiques
Tout corps solide entièrement immergé dans un liquide au repos subit de la part de ce liquide une force appelé poussée d’Archimède dont les caractéristiques sont les suivantes :
- Point d’application : le centre de poussée situé sur la verticale contenant le centre de gravité du liquide déplacé ;
- Direction : verticale ;
- Sens : du bas vers le haut (ascendant) ; - Intensité : égale au poids du liquide déplacé.
L’intensité de la poussé d’Archimède est : F=ρVg
P F
2N 1N 1,8N
Air
Eau Alcool
3.4- Principe de flottaison
Lorsqu’ on abandonne un corps dans un liquide, il est soumis à l’action de deux forces : - Son poids (P)
- La poussée d’Archimède (F).
Si P<F alors le corps immergé monte en surface, l’intensité du poids devient alors égale à celle de la poussée, on dit que le corps flotte.
Si P>F alors le corps immergé descend au fond du récipient : On dit qu’il coule.
Si P=F alors le corps reste où on l’a abandonné.
Applications : - Les bateaux ;
- Les sous-marins : Un dispositif leur permet de faire varier leur poids tout en gardant le volume constant ce qui les permet de flotter ou d’aller au fond de mers.
Remarque : un objet homogène coule si sa masse volumique est supérieure à celle du liquide où il est immergé.
Exercice d’application :
On immerge entièrement dans l’eau une mangue de masse 300g . On donne : ρeau=1000Kg/m3 , g=10N/Kg
1- Déterminer le poids de la mangue 2- Quel est le volume d’eau déplacée ? 3- Quel est le volume de la mangue ? 4- Calculer la poussée d’Archimède
5- La mangue coule-t-elle ou remonte-t-elle ? justifier la réponse.
Exercice : On considère un objet accroché à un dynamomètre, on immerge ensuite l’objet dans des liquides différents et on note l’indication du dynamomètre :
A B 1. Déterminer, dans chaque cas, l’intensité de la poussée d’Archimède.
2. En déduire le volume du corps immergé en dm3. On donne : g = 10N/kg et ρeau = 1kg/dm3, ρalcool=¿
4- Principe des actions réciproques
4.1- Enoncé du principe des actions réciproques
Lorsqu’un corps A exerce sur un corps B une force ⃗FA/B , alors simultanément, le corps B exerce sur le corps A une force ⃗FB/A de même direction, de même intensité et de sens contraire.
⃗FB/A et ⃗FA/B sont opposées. Le principe des actions réciproques est aussi appelé principe de l’action et de la réaction.
4.2- Applications du principe des actions réciproques
