Corde Inclinaison de la piste

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Détermination de l’intensité d’une force

(Laurence Hilaire et Antoine Ridoin)

 Contextualisation :

Dans certaines stations de sport d’hiver, les skieurs débutants utilisent une télécorde (ou fil neige) pour remonter la piste.

Crédit photo N Joly OT Les Gets

Le dispositif est constitué d’une corde parallèle à la piste et entrainée par deux poulies tournant à vitesse constante dans le référentiel terrestre.

Corde

Inclinaison de la piste :  = 10 °

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 Schéma :

Données :

masse de 30 kg

absence de force de frottements,

Forces en présence :

Poids ,

Réaction du sol (considérée comme perpendiculaire à la piste)

Traction de la corde (considérée comme parallèle à la piste) Remarque :

Les forces représentées ci-contre ne sont pas à l’échelle.

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Problématique :

Déterminer l’intensité de chaque force s’exerçant sur le skieur.

 

Pour répondre à cette problématique, vous devrez :

• utiliser le principe de l’inertie pour trouver une relation liant ces trois forces,

• élaborer une méthode permettant de calculer l’intensité des forces et .

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 Organisation : en classe entière

Rôle des élèves Rôle du professeur

5 min Présentation de l’activité

15 min

Travail individuel :

lecture du document ;

réponse à la première question ;

recherche d’une méthode de résolution ;

Circulation dans la classe ;

Réponse à d’éventuelles questions

35 min

Travail en îlots :

mise en commun des recherches ;

discussion et choix d’une stratégie de résolution ;

élaboration de la méthode de résolution;

rédaction du compte-rendu.

Circulation dans la classe ;

Questionnement pour aide au choix d’une stratégie ;

Suivi des méthodes ;

Distribution de coup de pouce si nécessaire.

Séance suivante : projection des méthodes proposées et discussion

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Coups de pouce pour la question 2

Coup de pouce question 2 différents en fonction de la méthode choisie : à priori, 3 alternatives

Méthode graphique

 Méthode en utilisant un repère R1

 Méthode en utilisant un repère R2 suivant l’inclinaison de la pente

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Méthode de résolution graphique

• Faire un schéma soigné : l’inclinaison de la pente doit être réalisée à l’aide d’un rapporteur.

• Choisir une échelle pour les forces.

• Donner la direction, le sens et l’intensité du vecteur .

• Tracer le vecteur résultant .

• Mesurer les intensités des deux forces sur le schéma.

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Méthode de résolution grâce au repère R1

• Faire un schéma soigné en reportant toutes les forces à l’origine du repère et en indiquant les angles.

• Trouver les coordonnées de chaque force (ou projeter).

Point maths

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Méthode de résolution grâce au repère R2

• Faire un schéma soigné en reportant toutes les forces à l’origine du repère et en indiquant les angles.

• Trouver les coordonnées de chaque force (ou projeter).

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Comparaison des méthodes

Construction

graphique Utilisation du repère

R1 Utilisation du repère R2

• Méthode la plus facile à mettre en œuvre.

Repère connu de l’élève.

• Angle  facile à identifier

•Projection assez facile

• Une seule force à projeter.

•Résolution

mathématique simple.

•Résultats dépendant de la qualité de la construction.

• Savoir utiliser un rapporteur.

• Avoir avec soi son matériel.

•Résolution très

difficile. • Repère déstabilisant pour un élève,

• Angle difficile à déterminer

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