Chapitre 2: Action, interaction et force

Principe des actions réciproques

Principe des actions réciproques

hoverboard Flyboard

Principe des actions réciproques

Sur la glace et la Terre, aussi. 1/ Actions et interactions Il y a la glace et la Terre Sur la glace et la Terre, aussi. Palet Glace De la glace De la Terre palet glace INTERACTION Le PALET est en ……………………………….avec le sol et la Terre. (actions …………………………) Plus généralement : Si un objet A agit sur un objet B, SIMULTANEMENT ……. agit sur ……. L'action de A sur B est notée …………………… et l'action de B sur A est notée ……………….. Cet énoncé est applicable dans toutes les situations, c'est-à-dire quand les systèmes sont ……………………. et aussi quand ils sont …………………………….. réciproques B A AB BA immobiles en mouvement

INTERACTION réciproques B A AB BA immobiles en mouvement Le PALET est en ……………………………….avec le sol et la Terre. (actions …………………………) Plus généralement : Si un objet A agit sur un objet B, SIMULTANEMENT ……. agit sur ……. L'action de A sur B est notée …………………… et l'action de B sur A est notée ……………….. Cet énoncé est applicable dans toutes les situations, c'est-à-dire quand les systèmes sont ……………………. et aussi quand ils sont …………………………….. réciproques B A AB BA immobiles en mouvement Il existe 2 types d’actions et d’interactions : Des (inter)actions de contact qui se font par contact local avec l’objet (Ex : main, pied,, crosse, air (gaz), ficelle, ressort, frottements…)

INTERACTION réciproques B A AB BA immobiles en mouvement Le PALET est en ……………………………….avec le sol et la Terre. (actions …………………………) Plus généralement : Si un objet A agit sur un objet B, SIMULTANEMENT ……. agit sur ……. L'action de A sur B est notée …………………… et l'action de B sur A est notée ……………….. Cet énoncé est applicable dans toutes les situations, c'est-à-dire quand les systèmes sont ……………………. et aussi quand ils sont …………………………….. réciproques B A AB BA immobiles en mouvement Il existe 2 types d’actions et d’interactions : Des (inter)actions de contact qui se font par contact local avec l’objet (Ex : main, pied,, crosse, air (gaz), ficelle, ressort, frottement…) Des (inter)actions à distance qui se font à distance (sans contact) et qui sont réparties dans tout le volume. Il en existe 3 types : (inter)action gravitationnelle : exercée sur tout objet qui a une masse (ex : action gravitationnelle de la Terre = pesanteur terrestre  poids de l’objet) (inter)action magnétique : exercée sur tout objet « magnétique » (influencé par un aimant) (inter)action électrique : exercée sur tout objet chargé électriquement sur un autre.

interaction magnétique Aimants et électroaimants

interaction électrique travolta ballons Champ E

interaction gravitationnelle

interaction gravitationnelle

D……………………. O……………………. I…………………………. (D.O.I) : Il existe 2 types d’actions et d’interactions : Des (inter)actions de contact qui se font par contact local avec l’objet (Ex : main, pied, ficelle, crosse, air, ficelle, ressort, frottement…) Des (inter)actions à distance qui se font à distance (sans contact) et qui sont réparties dans tout le volume. Il en existe 3 types : (inter)action gravitationnelle : exercée sur tout objet qui a une masse (ex : action gravitationnelle de la Terre = pesanteur terrestre  poids de l’objet) (inter)action magnétique : exercée sur tout objet « magnétique » (influencé par un aimant) (inter)action électrique : exercée sur tout objet chargé électriquement sur un autre. On représentera les interactions subies par un objet avec d’un D……………………. O……………………. I…………………………. (D.O.I) : Les interactions à distance seront représentées par des doubles flèches en pointillés. Les interactions de contact seront représentées par des doubles flèches pleines. iagramme bjet nteraction

D……………………. O……………………. I…………………………. (D.O.I) : On représentera les interactions subies par un objet avec d’un D……………………. O……………………. I…………………………. (D.O.I) : Les interactions à distance seront représentées par des doubles flèches en pointillés. Les interactions de contact seront représentées par des doubles flèches pleines. iagramme bjet nteraction Exemple 1 : Palet posé sur la glace Palet glace glace TERRE PALET Exemple 2 : Palet posé sur la glace et poussé par la crosse de hockey CROSSE PALET glace TERRE Palet glace CROSSE 2/ FORCES

FORCE flèche direction sens point d’application NEWTONS (N) valeur Exemple 2 : Palet posé sur la glace et poussé par la crosse de hockey CROSSE PALET glace TERRE Palet glace CROSSE 2/ FORCES A/ Définitions FORCE Dans la suite, on modélisera une action mécanique par une ………………. représentée par une ……………. (vecteur) qui possèdent 4 caractéristiques : Une Un Un (origine) : soit le point de contact pour les actions de contact. soit le centre de gravité G pour les actions à distance. Une (ou ) exprimée en ………………………………… La longueur de la flèche sera proportionnelle à la valeur.   Une force se mesure avec un …………………………….. flèche direction sens point d’application valeur NEWTONS (N) intensité dynamomètre 10 8 6 4 2 x 1 N

dynamomètre

FORCE flèche direction sens point d’application NEWTONS (N) valeur Dans la suite, on modélisera une action mécanique par une ………………. représentée par une ……………. (vecteur) qui possèdent 4 caractéristiques : Une Un Un (origine) : soit le point de contact pour les actions de contact. soit le centre de gravité G pour les actions à distance. Une (ou ) exprimée en ………………………………… La longueur de la flèche sera proportionnelle à la valeur.   Une force se mesure avec un …………………………….. flèche direction sens point d’application valeur intensité NEWTONS (N) dynamomètre 10 8 6 4 2 x 1 N Exemples : Les actions mécaniques de contact sur le palet ( par la crosse ) ou sur la pierre (par le fil) seront modélisées par une force notée Fcrossepalet et Ffilpierre appliquées sur le ……………………………………. L’ action à distance de la Terre sur le palet ou la pierre sera modélisée par une force FTerrepierre ou FTerrepalet appliquées sur le ………………………………………… de la pierre ou du palet (centre de masse). point de contact centre de gravité

point de contact centre de gravité Exemples : Les actions mécaniques de contact sur le palet ( par la crosse ) ou sur la pierre (par le fil) seront modélisées par une force notée Fcrossepalet et Ffilpierre appliquées sur le ……………………………………. L’ action à distance de la Terre sur le palet ou la pierre sera modélisée par une force FTerrepierre ou FTerrepalet appliquées sur le ………………………………………… de la pierre ou du palet (centre de masse). point de contact centre de gravité Palet glace CROSSE Point de contact fil support Pierre Centre de gravité Point de contact Centre de gravité

Palet glace CROSSE Point de contact fil support Pierre Centre de gravité Point de contact Centre de gravité B/ Représentation des forces forces interactions Point Méthode : Il y a autant de ………………. que d’…………………………. (pour vulgariser, autant de bulles dans le DOI que de flèches) Retour sur l’exemple 1 : le palet posé sur le sol. Représente les forces appliquées. PALET glace TERRE

Représentation forces

2 bulles autour du palet = 2 forces Retour sur l’exemple 1 : le palet posé sur le sol. Représente les forces appliquées. PALET glace TERRE Palet glace 2 bulles autour du palet = 2 forces Retour sur l’exemple 2 : Le palet posé sur le sol et poussé par la crosse PALET glace TERRE CROSSE Palet glace CROSSE 3 bulles autour du palet = 3 forces

3 bulles autour du palet = 3 forces Retour sur l’exemple 2 : Le palet posé sur le sol et poussé par la crosse PALET glace TERRE CROSSE Palet glace CROSSE 3 bulles autour du palet = 3 forces Exemple 3 : Une pierre suspendue à un fil. fil support Pierre Pierre FIL TERRE

Exemple 3 : Une pierre suspendue à un fil. support Pierre Pierre FIL TERRE Quelques exemples d’actions ou forces :

interaction actions réciproques (ou action/réaction) valeurs direction 3/ Retour sur le principe des actions réciproques. Si un objet A agit sur un objet B, B agit sur A : on dit que A et B sont en …………………………….. : C’est le principe des …………………………. ………………………………… Une interaction est modélisée par 2 forces de ……………………. égales, de même …………………… MAIS de sens …………………….. interaction actions réciproques (ou action/réaction) valeurs direction opposés.

Test force

Ponts forces

Pendule simple Mass spring lab

portance

interaction actions réciproques (ou action/réaction) valeurs direction 3/ Retour sur le principe des actions réciproques. Si un objet A agit sur un objet B, B agit sur A : on dit que A et B sont en …………………………….. : C’est le principe des …………………………. ………………………………… Une interaction est modélisée par 2 forces de ……………………. égales, de même …………………… MAIS de sens …………………….. interaction actions réciproques (ou action/réaction) valeurs direction opposés. Exemples : Le poids de la masselotte est de 0,2 N Echelle : 1 cm ↔ 0,1 N F ressort masselotte 2 cm 20 g F masselotte ressort 2 cm

Principe des actions réciproques

Principe des actions réciproques

même Terre pomme interaction La lune attire la Terre avec la ……………………. force que la Terre attire la lune. La Terre attire la pomme avec la même force que la ……………….. attire la ………………….. : c’est une …………………………… (les forces ont la même direction, même valeur, mais un sens opposé) Terre pomme interaction 4/ Quel est l’effet des forces sur le mouvement ou l’immobilité ? 1ère situation : Voici quelques objets en équilibre statique. Un palet posé sur la glace Une pierre suspendue à une fil. Une masse suspendue à un ressort. Forces and motions

4/ Quel est l’effet des forces sur le mouvement ou l’immobilité ? 1ère situation : Voici quelques objets en équilibre statique. Un palet posé sur la glace Une pierre suspendue à une fil. Une masse suspendue à un ressort. Un objet est en équilibre statique si les forces appliquées se ……………………….. : mêmes directions, mêmes valeurs MAIS sens opposés. compensent 2ème situation :

Equilibre forces Equilibre forces Forces and motions

Un objet est en équilibre statique si les forces appliquées se ……………………….. : mêmes directions, mêmes valeurs MAIS sens opposés. compensent 2ème situation :

chute

mettre en mouvement trajectoire vitesse parallèle perpendiculaire Les effets d’une force sur un objet peuvent être de : De le ……………………………………………………………………………… De modifier sa ………………………….. ou/et sa …………………………: Trajectoire modifiée si la force n’est pas …………………………………… à la trajectoire Valeur de la vitesse modifiée si la force n’est pas ……………………………….. à la trajectoire. De le ………………………………………... mettre en mouvement trajectoire vitesse parallèle perpendiculaire déformer

mettre en mouvement trajectoire vitesse parallèle perpendiculaire Les effets d’une force sur un objet peuvent être de : De le ……………………………………………………………………………… De modifier sa ………………………….. ou/et sa …………………………: Trajectoire modifiée si la force n’est pas …………………………………… à la trajectoire Valeur de la vitesse modifiée si la force n’est pas ……………………………….. à la trajectoire. De le ………………………………………... mettre en mouvement trajectoire vitesse parallèle perpendiculaire déformer Pour aller plus loin : 3eme situation : Le palet avance sur la glace. Quel est son mouvement ? Rectiligne uniforme. Si les forces qui s’exercent sur un corps se compensent ou sont nulles, alors le corps a un mouvement rectiligne et uniforme ou est immobile (principe d’inertie, vu en 2nde)

2/ Fermez le bouchon en appuyant dessus. 5/ Etude du mouvement d’un aéroglisseur A/ Fabrication Suivre les étapes suivantes pour réaliser l’aéroglisseur de votre groupe. 1/ A l'aide du pistolet à colle (attention, c’est chaud !!), collez le bouchon au centre du CD, de façon à boucher le trou central et à placer l’ouverture vers le haut. Laisser sécher. 2/ Fermez le bouchon en appuyant dessus. 3/ Gonflez le ballon et placez-le sur la partie supérieure du bouchon de liquide vaisselle. 4/ Démarrez votre aéroglisseur en ouvrant le bouchon (en tirant vers le haut la partie supérieure). Questions : 1/ Explique en une phrase ce qui se passe quand tu ouvres le bouchon. De l’air est propulsé sous le CD et permet de créer un coussin d’air. 2/ L’étymologie du mot permet-elle de confirmer la définition que tu viens de donner ? « Aéro » : air , « glisseur » : glisser en suivant le sol : Donc l’aéroglisseur est un engin qui glisse sur le sol grâce à de l’air

B/ Expériences et étude vidéo Questions : 1/ Explique en une phrase ce qui se passe quand tu ouvres le bouchon. De l’air est propulsé sous le CD et permet de créer un coussin d’air. 2/ L’étymologie du mot permet-elle de confirmer la définition que tu viens de donner ? « Aéro » : air , « glisseur » : glisser en suivant le sol : Donc l’aéroglisseur est un engin qui glisse sur le sol grâce à de l’air B/ Expériences et étude vidéo Situation 1 : l’aéroglisseur est immobile sur le sol Situation 2 : Aéroglisseur lancé avec la main, ballon de baudruche gonflé et bouchon FERME. Filmer le mouvement de l’aéroglisseur, lancé sur votre table (plane, horizontale et lisse). Lancer le logiciel AVISTEP et visionner la vidéo. Effectuer le pointage d’un point précis de l’aéroglisseur. Complète le tableau ci-dessous donnant l’évolution de la vitesse au cours du temps :

Temps (s) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 V1 (m/s) 1,95 1,60 1,26 0,91 0,57 0,22 0,13 Comment peut-on qualifier le mouvement de l’aéroglisseur, après l’avoir lancé ? Le mouvement est rectiligne ralenti car la trajectoire semble être une droite et la vitesse diminue.   Situation 3 : Aéroglisseur lancé avec la main, ballon de baudruche gonflé et bouchon OUVERT. Filmer le mouvement de l’aéroglisseur, lancé sur votre table (plane, horizontale et lisse). Lancer le logiciel AVISTEP et visionner la vidéo. Effectuer le pointage d’un point précis de l’aéroglisseur. Complète le tableau ci-dessous donnant l’évolution de la vitesse au cours du temps : Temps (s) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 V1 (m/s) 0,73

Temps (s) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 V1 (m/s) 0,73 Comment peut-on qualifier le mouvement de l’aéroglisseur, après l’avoir lancé ? Le mouvement est rectiligne uniforme car la trajectoire semble être une droite et la vitesse est constante.   Analyse des trois situations en terme de forces et d’interactions Réalise les trois DOI des 3 situations puis le schéma des forces exercées sur l’aéroglisseur. Le centre de gravité sera pris au milieu du bouchon.

L’effet du système de soufflerie de l’aéroglisseur est donc de supprimer les forces de frottements avec le sol

D/ Ouverture On souhaite que l’aéroglisseur ait un mouvement circulaire uniforme. Quelle expérience proposerais-tu ? Tu feras un DOI puis un schéma des forces s’exerçant sur l’aéroglisseur. DOI de l’aéroglisseur aero table TERRE ficelle

Nous allons en parler au chapitre 3 DOI de l’aéroglisseur aero table TERRE ficelle Dans le système solaire, quels sont les corps (objets) animés d’un mouvement circulaire uniforme ? Explique pourquoi. Ce sont les planètes autour du soleil et les satellites autour des planètes. Il existe une interaction invisible à distance entre tous les objets qui ont une masse : l’interaction gravitationnelle. Nous allons en parler au chapitre 3