Comparer forces et mouvements

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Classe(s) : 2de | Thème(s) : L'étude du mouvement
Corpus Corpus 1
Comparer forces et mouvements

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Rappels de cours

1La notion de force

Lorsque deux systèmes sont en interaction, ils exercent l’un sur l’autre des actions mécaniques modélisées par des forces. Une force est notée et son intensité est exprimée en newtons, symbole . Il existe deux types de forces : les forces de contact et les forces qui s’exercent à distance.

exemples


  • La raquette du tennisman applique une force sur la balle et modifie son mouvement : force de contact.
  • L’attraction gravitationnelle entre les astres est une force à distance (>fiche16).

2Les effets d’une force

Une force qui s’exerce sur un système peut :


  • contribuer à l’équilibre du système ;

exemple La force exercée par l’haltérophile maintient la charge soulevée à l’équilibre.

  • mettre en mouvement le système immobile ;

exemple La force exercée par l’athlète sur le javelot.


  • modifier le mouvement du système : la force modifie soit la trajectoire, soit la vitesse, soit les deux.

exemple La force exercée par la raquette de tennis.

3L’influence de la masse du système

Lorsqu’une force modifie le mouvement d’un système, son effet dépend de la masse du système. La modification de la trajectoire ou de la vitesse est d’autant plus importante que le système est léger.


exemple Un athlète lance plus loin un « poids » de qu’un « poids » de . L’effet de la force est plus grand.

Méthodes

Réaliser un diagramme objets-interactions (DOI)

Pour faire l’inventaire des forces s’appliquant à un objet étudié, il faut identifier tous les « objets » qui interagissent avec lui. Proposer le diagramme objets-interactions, noté DOI, permettant de faire l’inventaire des forces s’exerçant sur un perchiste pendant le saut.

Solution

  • Si « l’objet » étudié est un perchiste, alors les « objets » qui agissent sur lui sont la Terre, l’air et la perche. Les interactions sont figurées par des flèches sur le DOI.
  • Le perchiste est donc soumis à trois forces : l’attraction terrestre (ou force de pesanteur ou poids), l’action de la perche et l’action de l’air.

Décrire l’effet d’une force sur le mouvement d’un objet

Pour chacune des situations suivantes, décrire les effets de la force exercée sur le système indiqué en caractère gras.

1. Un footballeur frappe le ballon lors d’un coup franc.

2.Un palet de hockey rebondit sur le bord de la patinoire.

3.Un alpiniste immobile suspendu à une corde.

Solution

1. La force exercée sur le ballon le met en mouvement.

2. La force exercée par le bord de la patinoire sur le palet modifie son mouvement (essentiellement sa trajectoire).

3.L’alpiniste est soumis à son poids et à la force de la corde : ces deux forces contribuent à son équilibre immobile.

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