Chapitre 3 Les forces

Chapitre 3 Les forces

1. Introduction : quelques manipulations

Applique une force sur les différents objets et note tes observations :

! !"#$ %&# &' ()*%+",&$ - ...

! /0&)12$ +0' 3*#+*4)$ - ...

! 50&%%$ %&# &' 4"3 60%( %&# +0' 4&#$*& - ...

! Tor7% &'$ (60'8$ - ...9...

! :#*66$ %&# &' 4*))0' - ...9

! ;3#*%$ &' <0#3$*& 7$ 6)*%+"3"'$ - ...9...

Pour chaque manipulation, combien de corps sont nécessaires pour pouvoir faire ces

observations = ...

Peut-on voir une force ? ...

Classe ces manipulations en deux groupes en fonction des effets observés. Nomme-les :

Tordre une éponge.

Tirer sur un élastique.

Ecraser un morceau de plasticine.

Soulever un cartable.

Pousser sur un bic posé sur ton bureau Frapper sur un ballon.

Tordre une éponge.

Tirer sur un élastique.

Ecraser un morceau de plasticine.

Soulever un cartable.

Pousser sur un bic posé sur ton bureau Frapper sur un ballon.

NON. On ne voit que ses effets.

DÉFORMATION

TEMPORAIRE PERMANENTE

MODIFICATION DE L'ETAT DE MOUVEMENT

MISE EN MOUVEMENT

CHANGER DE SENS ET/OU DE DIRECTION

2. !"# "$$"%# &'#"()*'+"# ,-./" $&(0"

! >&?$%+-3$ ,&?&'$ 7(@0#<*+"0' +$<60#*"#$ ?

...

...

...

! >&?$%+-3$ ,&?&'$ 7(@0#<*+"0' 6$#<*'$'+$ ?

...

...

...

! Les effets des forces sont-ils toujours visibles ?

...

...

...

3. Dé $1/1%1&/ ,-./" $&(0"

" Une force : ...99...99 ...9 ...9

DÉFORMATION

TEMPORAIRE PERMANENTE

MODIFICATION DE L'ÉTAT DE REPOS OU DE MOUVEMENT

MISE EN

MOUVEMENT ACCELÉRER, FREINER

CHANGER DE SENS ET/OU DE DIRECTION

est toute cause capable de déformer un corps ou de modifier l'état de mouvement ou de repos de ce corps

4. Les différents types de forces

Quelle différence y a-t-il entre une force exercée par un marteau sur un clou et une force exercée par un aimant sur un clou ?¹⁴¹

...

...

...

On peut distinguer deux types de forces :

! A$% @0#3$% 7$ ...- $))$%s'exercent lorsqu'un corps est en ...

avec un autre corps.

! A$% @0#3$% B ...9 : elles %?$C$#3$'+sans ... entre les corps.

Remarque : certaines forces portent des noms spécifiques selon leur origine. Retrouve le nom 7$ 3$% @0#3$% 8#D3$ B )?$C$#3"3$ 7$ )* 6*8$suivante.

141 Sources images : http://www.commentfaiton.com/fiche/voir/357460/ et http://fr.123rf.com/photo_13099123_aimant-avec-tas-de-clous-sur- fond-plastique-leger.html consultés le 05/05/2018

contact contact

contact distance

Image Corps qui exerce la

force

Corps qui subit la

force

Type de force

Effet de la force

!""#$%&&'()*(+,-$".-+)/0-&#!0"01$"0/21304"+.55+1+61

#5,$".74+18.*+1/(,$+

!""#%&&$/.+6/+946.0()'(&+/050:.+1+"16,"4(+

!""#$%&&'();.2.#+*.,)0(:&;.2.&<0"+4(=!>*(,45.74+

!""#%&&'()?@A(')/0-&#!0"0=?ABCC?@A=,.-,6"1,8+/1

",$1*+1/504$1$4(1'06*1#5,$".74+15+:+()!"-5

!""#$%&&'();.2.#+*.,)0(:&;.2.&D0.5.+(

!""#%&&-,"!$'0(+4(0#+)*.:.3+5)3+&6+;"06@)!"-

!""#%&&+",.6EB);++35>)/0-&+,/4"+5+/"(0$",".74+)!"-5

M a i n bouteille contact déformation permanente

v e n t éolienne contact mouvement

e a u roue contact mouvement

a i m a n t clou à distance mouvement

v e n t voile contact déformation et mise en

mouvement

La Terre pomme à distance mouvement

électricité

statique

cheveux à distance déformation

et mise en

mouvement

5. 2"#.(" ,-./" $&(0"

1. Le dynamomètre

A?"'%+#&<$'+ 7$ <$%&#$ 7$ )?"'+$'%"+( 7$ )* @0#3$ $%+ )$ ...E 4*%( %&#

)?*))0'8$<$'+ 7& #$%%0#+9 A?&'"+( 7$ <$%&#$ 7?&'$ @0#3$ $%+ )$newton (N). Un newton est )?"'+$'%"+( 7$ )* @0#3$ *2$3 )*,&$))$ )* +$##$ *++"#$ &' 30#6% 7?$'2"#0' FGG 8#*<<$%H8I9

Lis le texte et légende le schéma du dynamomètre :

A$ 7J'*<0<1+#$ $%+ 30'%+"+&( 7?&' #$%%0#+ 6*#@*"+$<$'+ ()*%+",&$ 6#0)0'8( 7?&'$ +"8$ H)$ 6"%+0'I B )?$C+#(<"+( 7$ )*,&$))$ %$ +#0&2$ &' 3#03K$+ 0L %0'+ *++*3K(% )$% 04M$+% 70'+ 0' 2$&+ <$%&#$# )$%

forces. Le dispositif est enfermé dans un boitier en plastique transparent, sur lequel se trouve une échelle de graduation. Le dynamomètre doit être attaché à un support grâce au mousqueton.

Schéma¹⁴² : Légende :

1) ...99

2) ...99

3) ...99

4) ...99

5) ...99

50&# )"#$ 30##$3+$<$'+ )?"'+$'%"+( 7?&'$ @0#3$ %&# )$ 7J'*<0<1+#$E ") $%+ $%%$'+"$) ,&$tu te places 4"$' $' @*3$ 7$ )?$'7#0"+ 0L )$ 6"%+0' %?$%+ %+*4")"%( *6#1% *20"# *33#03K( +0' 04M$+9

:*"% (8*)$<$'+ *++$'+"0' B )* 8#*7&*+"0' ,&" 6$&+ 3K*'8$# 7?&' 7J'*<0<1+#$ B )?*&+#$¹⁴³.

142 Source : http://www.lecompendium.com/dossier_meca_01_dynamometres_ou_pesons_a_ressort/dynamometres.htm consulté le 07/05/2018

143 Source image : http://www.lecompendium.com/dossier_meca_01_dynamometres_ou_pesons_a_ressort/dynamometres.htm consulté le 05/05/2018

dynamomètre

attache ressort graduation

barre

crochet

Le sais-tu ?

! A* @0#3$ 7?&' 70"8+ %&# )$ 60&%%0"# 7?&' %+J)0 B 4"))$ $%+ 7?$'2"#0' F N9

! A* @0#3$ 7?&' 6"$7 %&# )* 6(7*)$ 7?&'$ 4"3J3)$++$ $%+ 7?$'2"#0' FGG N9

! A* @0#3$ 7?&'$ #*,&$++$ 7$ +$''"% %&# &'$ 4*))$ $%+ 7?$'2"#0' FGGG N9

! A* @0#3$ '(3$%%*"#$ *& 7(30))*8$ 7?&' K()"306+1#$ $%+ 7?$'2"#0' FO GGG N9

! La force néce%%*"#$ *& 7(30))*8$ 7?&'$ @&%($ $%+ 7?$'2"#0' FF GGG GGG N9

6. !"# 3 0*(*0%4(1#%15."# ,-./" $&(0"

A$% 3*#*3+(#"%+",&$% 7?&'$ @0#3$ %0'+ :

! ... : ...

! ... : ...

Sa direction horizontale, verticale ou oblique

son sens vers le haut, le bas, la gauche, la droite

! ... : ...

! ... : ...

Attention : ne pas confondre sens et direction, dans ce cas-ci les forces ont même direction, mais sont de sens opposés.

son point d'application : l'endroit où agit la force

Son intensité c'est la "valeur" de la force

7. La repr4#"/%*%1&/ ,-./" $&(0"

P'$ @0#3$ $%+ #$6#(%$'+($ 6*# &' ...9.. . Q' %J<40)"%$#* 3$ ...9.. %0&% )*

forme :..9 . On peut déterminer les caractéristiques des forces à partir de cette symbolisation

Exemple :¹⁴⁴

Echelle : 1cm "_15N

Intensité Sens Direction 50"'+ 7?*66)"3*+"0'

N.B. : Q' 6*#)$#* 7$ .. 60&# &' 2$3+$&#9 Q' 6*#)$#* 7$ .. 60&# &'$ "'+$'%"+(

;C$<6)$ )$ 2$3+$&# .. * &'$ "'+$'%"+( 7$ ...99 9

Le joueur frappe dans la balle avec une intensité de 1200 N. Représente cette force :¹⁴⁵

Echelle - ...

144 Source image : http://www.bernon.fr/index.php?page=temps-mouvement-et-forces consulté le 09/09/2016

145 Source image : http://www.station-c.com/sport/tennis/ consulté le 09/09/2016

vecteur vecteur

-->

F

45 N(2,5 cm) vers le haut et

vers la droite oblique Pied - ballon

-->F N

-->F

45 N

8. Exercices

Image 1 Effet(s) et caractéristiques de la force

Source :

http://www.enseignons.be/upload/secondaire/physique/13- 08-07contatenage.pdf

Quick tir$ B )?*#39 >&$) $@@$+ %&4"+ )?*#3 ? ...9 A?*#3 %&4"+ &'$ ...99

Représente la force exercée par Quick sur la corde de )?*#39 R$++$ @0#3$ 2*&+ SGG N9

Quel est :

A$ 60"'+ 7?*66)"3*+"0' - ...

La direction - ...9 Le sens - ...

A?"'+$'%"+( : ...

Echelle choisie : ...

Image 2 Effet(s) et caractéristiques de la force

Source :

https://www.pinterest.com/amandadonker101/kleurplaten- minions/

Kevin tire les lunettes de Bob. Quel effet subit les lunettes de Bob ? ...

...99

Représente la force exercée par Bob sur les lunettes de Kevin. Cette force vaut 230 N.

Quel est :

A$ 60"'+ 7?*66)"3*+"0' - ...

La direction - ...9 Le sens - ...

A?"'+$'%"+( : ...

Echelle choisie : ...

déformation temporaire

Main - corde de l'arc verticale

vers le bas (il tire vers le bas) 500 N

déformation temporaire

mains - lunettes horizontale

vers la droite (il tire sur les lunettes vers la droite)

230 N

9. !" 6(1/016" ,-*0%1&/ (4016(&5."

(= le principe ,-*0%1&/ -réaction)

1. Introduction

Voici une photo¹⁴⁶ de Rayan se trouvant sur un skateboard. Rayan pousse sur le mur.

>&$))$ $%+ )?action de Rayan sur le mur ?

...

Que se passe-t-il en réaction à cette action ?

...

Quelle explication peux-tu donner à cette réaction ?

...

...

Complète le tableau suivant :

Force Action : Réaction :

50"'+ 7?*66)"3*+"0' 7$ )* @0#3$

Direction de la force

Sens de la force

Effet de la force

2.

Nous venons de mettre en évidence la présence de deux forces - )?*3+"0' $+ )* #(*3+"0'9 50&#

60&20"# +#*3$# 3$% 7$&C @0#3$% %&# )?"<*8$E ") '0&% <*',&$ &'$ "'@0#<*+"0' - )?"'+$'%"+( 7$ 3$%

forces. Mais que veut-elle ? Pour répondre à cette question, prenons deux dynamomètres

*33#03K(% +0&% 7$&C )?&' B )?*&+#$9 :"C0'% )$ 7J'*<0<1+#$ 7$ 8*&3K$ B &' %+*+"@ $+ +"#0'% %&#

3$)&" 7$ 7#0"+$9 >&?04%$#2$%-tu = ...9

146 Source image : N. Degosserie, M-R9 T0'7$)$+ U V ;%%$'+"* W$ %3"$'3$% 7$ 4*%$ - 3*K"$# 7?*3+"2"+(% - 4"0)08"$E 3K"<"$E 6KJ%",&$ X U Y#&C$))$% U Plantyn ; 2014 ; pages 46-54.

il exerce une force sur le mur

le mur exerce une force sur Rayan

déformation temporaire mise en mouvement

vers la droite vers la gauche

horizontale horizontale

Main - mur Mur - corps entier

Conclusion : ...

...

3. Isaac Newton 7 +-*0%1&/ "#% +* (4*0%1&/

Isaac Newton (1642 Z F[W[I (20,&$ )?*3+"0' $+ )* #(*3+"0' 7*'% %0' )"2#$ "'+"+&)( V Les principes mathématiques de la philosophie naturelle ». Surligne dans le texte les caractéristiques de ces deux forces :

4. Enoncé du principe d-*0%1&/-réaction

/" &' 30#6% \ $C$#3$ &'$ @0#3$ H)?*3+"0'I %&# &' *&+#$ 30#6% YE *)0#% 3$ 7$#'"$# 30#6% Y $C$#3$

simultanément une force (la réaction) sur le premier corps A. Ces deux forces sont :

- ...9999999

- ...99999..

- ...9999999

- ...9999999 Exemples¹⁴⁷:

147 Sources images : https://www.flightsim-corner.com/aller-plus-loin/737-800/theorie-reacteur-apu-b737-800/et http://philippe.boeuf.pagesperso-orange.fr/robert/physique/fusee.htm consulté le 05/05/2018

de même directions de sens opposés

de points d'applications différents de même intensités

5. Exercices sur les forces réciproques

,F Représente les forces agissant lorsque Jean (J) rebondit sur un trampoline (T) et complète le tableau)

Représente les forces agissant lorsque Bolt (B) court sur une piste (P) et complète le tableau.

Force ACTION : REACTION :

Point

,-*66+10*%1&/

Sens

Direction

Effet

Source :

https://www.bellicon.com/int_fr/bienfaits/sante /allergies

Force ACTION : REACTION :

Point

,-*66+10*%1&/

Sens

Direction

Effet

Source :

http://sante.lefigaro.fr/actualite/2012/08/09/18 778-grandes-similitudes-entre-usain-bolt- guepard

Jean trampoline

pieds - trampoline trampoline - corps

vers le bas vers le haut

verticale verticale

déformation

temporaire mise en mouvement

Bolt piste

pied - piste piste - corps

vers la droite

et vers le bas vers la gauche et vers le haut

oblique oblique

déformation

temporaire mise en mouvement

10. Différence entre poids et masse

1. Masse et poids

P0"7% 7?&' 30#6% ]*%%$ 7?&' 30#6%

F9 A$ 60"7% $%+ ...999999999999

...9999999999999

...999999999999..

...999999999999999

W9 A$ 60"7% ...99 %&"2*'+ )$ )"$& 0L %$ trouve le corps. O9 A$ 60"7% %$ <$%&#$ B )?*"7$ ...999

...999999999999999

^9 A?&'"+( 7& 60"7% $%+ )$ ...999

5. Symbole du poids - ..9

1. L* <*%%$ $%+ ...9999999999999999999

...9999999999999999

...999999999999999

...999999999999999

W9 A* <*%%$ ...99 %&"2*'+ )$ )"$& 0L %$ trouve le corps. O9 A* <*%%$ %$ <$%&#$ B )?*"7$ ...99

...9999999999999

^9 A?&'"+( 7$ )* <*%%$ $%+ )$ ...999

5. Symbole de la masse - ..9

8+.# ./ 0&(6# "#% 4+&19/4 ,. 0"/%(" ,-./ *#%(": *. ;&1/# 1+ "#% *%%1(4 6*( 0"+.1-ci ! A$% @*3+$&#% ,&" "'@)&$'3$'+ 7"#$3+$<$'+ )$ 60"7% 7?&' 30#6s sont : ...9...99E ...9....99 $+ ...

2. La force de pesanteur

...9.99 " !-*6"#*/%".(¹⁴⁸ - ...99...

...9.99

148 Sources image : http://www.reponseatout.com/insolite/drole/iss-recit-astronaute-qui-a-manque-se-noyer-casque-a1010740 et https://www.bluewin.ch/fr/infos/science/2015/09/23/premier-vol-suisse-en-apesanteur.html consultés le 09/09/2016

la FORCE résultant de la pesanteur sur un corps

varie

d'un dynamomètre

le newton (N) P

la quantité de matière d'un corps

ne varie pas

d'une balance

kilogramme (kg) m

la latitude l'altitude l'astre sur lequel se trouve le corps

force exercée par un astre (ex: la Terre) sur les objets à proximité ou IMPESANTEUR, est l'absence de pesanteur

3. Exercices 1

partie

! Quelles sont les caractéristiques de la force de pesanteur sur terre ?

...

...

! En créant le vide dans une cloche sur Terre, suis-je en apesanteur ? Pourquoi ?

...99.

! Complète par < , > ou =

A* <*%%$ 7?&' *%+#0'*&+$ %&# )* !$##$ A* <*%%$ 7?&' *%+#0'*&+$ %&# )* A&'$

A$ 60"7% 7?&' *%+#0'*&+$ %&# )* !$##$ A$ 60"7% 7?&' *%+#0'*&+$ %&# )* A&'$

La force de pesanteur sur la Terre La force de pesanteur sur la Lune

! <&;;"/% #"(* %* ;*##" = +-45.*%".((justifie) ? ...9

...

...

! Comment sera ton poids aux pôles (justifie) ? ...9 ...

...

! <&;;"/% #"(* %* ;*##" = '&(, ,-./" /*)"%%" #6*%1*+" (justifie) ? ...

...

...

! Comment sera %&/ 6&1,# = '&(, ,-./" /*)"%%" #6*%1*+"(justifie) ? ...9..

...

...

! Pourquoi la fusée Ariane décolle-t-elle de Kourou en Guyane ? ...

...

...

direction : verticale, sens : vers le bas, point d'application : au centre de l'objet intensité sur la Terre --> 9,81 N/kg ( on utilise plus régulièrement 10 N/kg) non car la gravité est toujours présente

=

>

>

4. La relation poids-masse

Nous avons déjà vu que le poids varie en fonction du lieu alors que la masse ne varie pas.

A0#%,&$ )?0' #$%+$ 7*'% &'$ <_<$ #(8"0'E '" )* <*%%$ '" )$ 60"7% '$ 2*#"$'+E 0' 6$&+ *)0#%

déterminer une constante entre eux :

! Sur la Terre : PT = 10 . m # m =

! Sur la Lune : PL = 1,6 . m # m =

5. Exercices 2

partie

a) >&$) $%+ )$ 60"7% %&# !$##$ 7?&'$ 6$#%0''$ 70'+ )* <*%%$ $%+ 7$ [S `8 ?

...9...

b) >&$))$ $%+ )* <*%%$ 7?&' 04Met qui a un poids de 320 N sur la lune ?

...

c) Et toi ? Quelle est ta masse = ...

Quel est ton poids terrestre = ...9 Quel est ton poids lunaire = ...999 d) A* @0#3$ 7$ 6$%*'+$&# %?$C$#a*'+ %&# &' 30#6% %&# )* +$##$ $%+ bS N9 >&$)% %0'+ %* <*%%$ $+ %0'

60"7% H7?*40#7 %&# !$##$ $+ 6&"% %&# )* A&'$I ?

...999 ...999 ...999

11. Exercices de synthèse

1. Le dynamomètre à bagage

149 Source : CE1D sciences 2016

P / 10 P / 1,6

P = 10 . m = 10 . 75 = 750 N m = P / 1,6 = 320 / 1,6 = 196 kg

poids N

! DONNE +* )*+".( "% +-./1%4 ,. 6&1,# ," 0"%%" )*+1#" ," >? @9 : ...

! A-./ 6&1/% ," )." #01"/%1$15.": 0"# ,".B ,&0.;"/%# 6(4#"/%"/% ,"# "((".(# : - ENTOURE une erreur dans chaque document.

- CORRIGE ces deux erreurs sur les documents

2.

REPRÉSENTE, ci-,"##&.#: +"# $&(0"# 5.1 *91##"/% "/%(" +* 6&;6" D8E "% +-"*. 4F"0%4" DGEH

ÉCRIS le nom du principe physique mis en évidence dans cette situation : ...9

150 Source : CE1D sciences 2017

100 N

12. I +* $1/ ," 0" 0C*61%(" %. ,&1# J%(" 0*6*'+" ," K

Savoir :

! Connaître le classement 7$% $@@$+% 7?&'$ @0#3$%

! R0''*c+#$ )$% ^ 3*#*3+(#"%+",&$% 7?&'$ @0#3$

! R0''*c+#$ )?"'%+#&<$'+ 7$ <$%&#$ 7$% @0#3$%E %0' @0'3+"0''$<$'+ $+ )$ %3K(<*

! Connaître le principe 7?*3+"0'%-réciproques(action-réaction)

! Savoir comparer la masse et le poids

! R0''*c+#$ )$% @*3+$&#% "'@)&$'a*'+ )$ 60"7% 7?&' 30#6%

! Connaître les formules de la masse et du poids sur la Terre et sur a Lune

! Connaître les unités de la force, du poids, de la masse,

! Définir :

- Force - Masse Z Poids - Un newton - Pesanteur - Apesanteur Savoir-faire :

! T$30''*c+#$ )$ 6#07&3+$&# 7$ )* @0#3$ $+ )$ +J6$ 7?$@@$+

! d'7",&$# )$ 60"7% 7?&'$ 6$#%0''$ %&# +$##$ $+ %&# )* )&'$ $' 30''*"%%*'+ %* <*%%$ H$+

inversement)

! Indi,&$# )$% 3*#*3+(#"%+",&$% 7?&'$ @0#3$

! Tracer un vecteur représentant une force et le nommer correctement

! Répondre à des questions sur masse Z poids Z force de pesanteur Z apesanteur

! Réinvestir ses connaissances dans des situations nouvelles