22/02/2018 SP17_principe_inertie.doc 1/3
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Thème : Sport TP n°17
Physique Le principe d’inertie Chap.17
Introduction
Historiquement, deux grandes théories se sont opposées quant aux relations entre forces et mouvements :
Selon le Grec Aristote (384-322 av. JC) : un corps est en mouvement rectiligne uniforme à condition qu’une force s’exerce sur lui, afin d’entretenir ce mouvement.
Selon l’Italien Galilée (1564-1642) : il n’est pas nécessaire d’exercer une force pour maintenir le mouvement rectiligne uniforme d’un corps.
1) A priori, avec laquelle de ces deux conceptions êtes-vous d’accord ? Aristote ou Galilée. Entourer votre réponse.
Le but de ce TP est de déterminer expérimentalement lequel de ces deux éminents scientifiques avait raison ! I. Peut-il y avoir un mouvement sans force ? Exemple du curling
Le curling est un sport d’équipe qui se pratique sur une patinoire. Il consiste à faire glisser des palets en pierre munis d’une poignée, et à faire en sorte qu’ils s’arrêtent le plus près possible de la cible dessinée sur la glace.
Deux phases du jeu sont représentées ci-dessous :
Phase (1) : le joueur pousse la pierre devant lui, en suivant une trajectoire rectiligne dans le référentiel de la patinoire.
Phase (2) : le joueur lâche la pierre devant lui, qui poursuit sa course vers la cible.
Observer l’extrait filmé on vous explique le curling, la « pétanque de la glace » (France TV Info) puis répondre aux questions suivantes.
On s’intéresse au mouvement du palet dans le référentiel terrestre.
1. Avant le lancer : La pierre est posée sur la glace et le joueur ne touche pas à la pierre 1.1. A quelles forces est soumise la pierre ?
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1.2. La pierre étant immobile par rapport au sol, que peut-on dire de la direction et du sens de ces forces ?
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1.3. Représenter ci-contre les forces qui s’exercent sur la pierre.
1.4. Comparer la valeur de chacune des forces.
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1.5. Conclure sur le lien entre la nature du « mouvement » et les forces exercées sur la pierre.
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2. Pendant le lancer - phase (1)
2.1. Quelle est la nature du mouvement de la pierre pendant le lancer ?
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2.2. A quelles forces la pierre est-elle soumise ?
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2.3. Placer sur le schéma ci-contre les forces qui s’exercent sur la pierre lors de la phase (1).
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2.4. Les forces qui s’exercent sur la pierre se compensent-elles, c’est-à-dire la somme vectorielle des forces est-elle nulle ? Justifier votre réponse.
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3. Phase (2)
3.1. Quelle semble être la nature du mouvement de la pierre dans le référentiel de la patinoire ?
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3.2. Pourquoi la pierre finit-il par s’immobiliser ?
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3.3. A quelles forces la pierre est-elle soumise ?
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3.4. Sur le schéma ci-contre indiquer les forces qui s’exercent sur la pierre lors de la phase (2).
3.5. Quel serait le mouvement de la pierre en absence de tout frottement sur la glace ?
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3.6. Conclure sur le lien entre la nature du « mouvement » et les forces exercées sur la pierre suite à la question 3.5.
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II. Modélisation du mouvement de la pierre sur la glace à l’aide d’un mobile autoporteur
1) Préciser en quelques phrases comment fonctionne le dispositif utilisé pour enregistrer une trajectoire.
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On donne une impulsion au mobile afin de le mettre en mouvement sur une table horizontale. Faire deux enregistrements en modifiant le mode de lancement (le lancer tout droit ou en le faisant tourner).
2) Analyser l’enregistrement de la trajectoire du centre du mobile : que constatez-vous pour la trajectoire et pour la vitesse ?
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III. Énoncé historique du principe d’inertie
Sir Isaac Newton (25 décembre 1642 ou 4 janvier 1643 – 20 mars 1727) formula en 1686 le principe d’inertie (ou 1ère loi de Newton) :
1) Que signifie le terme « persévérer dans l’état de repos » ?
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2) D’après les résultats du TP, un corps au repos ou en « mouvement uniforme en ligne droite » peut-il être soumis à des forces ? A quelle condition ?
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IV. Conclusion du TP
1) Retour à l’introduction : finalement, qui de Galilée ou d’Aristote avait raison ? ...
2) Votre réponse à la question I.3.5. est-elle en accord avec le principe d’inertie ? ...
3) A quoi peut bien servir le balayage vigoureux que les joueurs effectuent devant le palet de curling en mouvement ? ...
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4) Bonus : Pourquoi la date de naissance d’Isaac Newton est-elle le 25 décembre 1642 ou le 4 janvier 1643 ? ...
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Barème et NOTE : Critère A = 2 : Critère B = 1 : Critère C = -1 ; Critère D = -2 Questions
I II III IV Rédaction
NOTE
Critère A-B-C-D A-B-C-D A-B-C-D A-B-C-D A-B-C-D
.../20
Coefficient 4 4 2 2 2
NOTE = 4 + ENT( 16
4 SCF (SOMMEPROD((critère);(coefficient))+ 2 SCF)) où ENT est la partie entière du nombre et SOMMEPROD la somme des produits entre le critère et le coefficient et SCF la somme des coefficients
