L’essentiel TSTI2D CHAP 7 Forces et caractéristiques du mouvement 1. De l’action mécanique à sa modélisation (T11) ① Qu’est-ce qu’une « action mécanique » ? On appelle action mécanique une action exercée par un objet (objet acteur) SUR un autre objet (objet receveur) : En résumé Une action mécanique a 3 conséquences possibles sur l’objet receveur Exemples Descripition de 3 actions mécaniques avec précision de : l’objet acteur l’objet receveur l’effet L’action exercée par la main sur le bobsleigh permet de le mettre en mouvement. L’attraction exercée par la Terre sur le skieur modifie le mouvement du skieur (trajectoire et vitesse). Le coup exercé par le boxeur de droite sur le visage déforme le visage. Remarques : - l’effet d’une action mécanique sur l’objet receveur est d’autant plus fort que la masse de de l’objet receveur est faible (exemple : je peux facilement déplacer un ballon mais beaucoup plus difficilement une voiture…) - On distingue parfois les actions mécaniques de contact (quand il y a contact entre l’objet acteur et l’objet receveur) et les actions mécaniques à distance (pas de contact entre l’acteur et le receveur : l’exemple type est l’attraction due à la Terre) ② Comment modéliser une action mécanique ? La plupart des actions mécaniques ne sont pas localisées (ex : quand je pousse la porte ; il n’y a pas qu’un seul point de contact entre la porte et ma main). Pour simplifier, on considére que les actions mécaniques sont localisées : on emploi alors le terme de « force » Exemple : on considère la force exercée par le pied (objet acteur) sur un ballon (objet receveur) Une force possède 4 caractéristiques et peut être représentée par un vecteur ; on parle de « vecteur force » : Ici, le vecteur force est : PIED/BALLON point d’application (X) direction : droite d’action de la force ( ) sens : sens du mouvement (sens de la flèche) valeur ou intensité de la force : se mesure avec un dynamomètre et s’exprime en Newtons (N). La valeur est proportionnelle à la longueur de la flèche. ③ Qu’est-ce que « faire le bilan des forces » appliquées à un solide ? Faire le bilan des forces appliquées au système d’étude (c'est -à-dire l’objet auquel on s’intéresse), c’est recenser toutes les forces extérieures que subit le système. Exemple : Le système « solide » posé sur le sol subit - le poids (à cause de l’attraction terrestre) ; - la force de réaction exercée par le sol OBJET RECEVEUR OBJET ACTEUR Tirer, pousser, frapper etc.… Action mécanique → Mise en mouvement → Modification du mouvement → Déformation 1 er mot : acteur 2 nd mot : receveur X Si 1 cm 10 N alors F =… N
4
Embed
L’essentiel TSTI2D CHAP 7 Forces et caractéristiques du ...
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
L’essentiel TSTI2D CHAP 7 Forces et caractéristiques du mouvement
1. De l’action mécanique à sa modélisation (T11)
① Qu’est-ce qu’une « action mécanique » ?
On appelle action mécanique une action exercée par un objet (objet acteur) SUR un autre objet (objet receveur) :
En résumé
Une action mécanique a 3 conséquences possibles sur l’objet receveur
Exemples Descripition de 3
actions mécaniques
avec précision de :
l’objet acteur
l’objet receveur
l’effet
L’action exercée par la main sur le bobsleigh permet de le mettre en mouvement.
L’attraction exercée par la Terre sur le skieur modifie le mouvement du skieur (trajectoire et vitesse).
Le coup exercé par le boxeur de droite sur le visage déforme le visage.
Remarques :
- l’effet d’une action mécanique sur l’objet receveur est d’autant plus fort que la masse de de l’objet receveur est faible (exemple :
je peux facilement déplacer un ballon mais beaucoup plus difficilement une voiture…)
- On distingue parfois les actions mécaniques de contact (quand il y a contact entre l’objet acteur et l’objet receveur) et les actions
mécaniques à distance (pas de contact entre l’acteur et le receveur : l’exemple type est l’attraction due à la Terre)
② Comment modéliser une action mécanique ?
La plupart des actions mécaniques ne sont pas localisées (ex : quand je pousse la porte ; il n’y a pas qu’un seul point de contact entre
la porte et ma main). Pour simplifier, on considére que les actions mécaniques sont localisées : on emploi alors le terme de « force »
Exemple : on considère la force exercée par le pied (objet acteur) sur un ballon (objet receveur)
Une force possède 4 caractéristiques et peut être représentée par un vecteur ; on parle de « vecteur force » :
Ici, le vecteur force est :
PIED/BALLON point d’application (X)
direction : droite d’action de la force ( )
sens : sens du mouvement (sens de la flèche)
valeur ou intensité de la force : se mesure avec
un dynamomètre et s’exprime en Newtons (N). La
valeur est proportionnelle à la longueur de la flèche.
③ Qu’est-ce que « faire le bilan des forces » appliquées à un solide ?
Faire le bilan des forces appliquées au système d’étude (c'est-à-dire l’objet auquel on
s’intéresse), c’est recenser toutes les forces extérieures que subit le système.
Exemple : Le système « solide » posé sur le sol subit
- le poids (à cause de l’attraction terrestre) ;
- la force de réaction exercée par le sol
OBJET
RECEVEUR
OBJET
ACTEUR Tirer, pousser,
frapper etc.…
Action mécanique
→ Mise en mouvement
→ Modification du mouvement
→ Déformation
1er
mot :
acteur
2nd
mot :
receveur
X
Si 1 cm 10 N alors F =… N
2. Qu’est-ce que le « moment » d’une force ou d’un couple de forces ?
Le moment d’une force par rapport à un point (ou un axe) est une grandeur physique traduisant l’aptitude d’une force ou son effet
à faire tourner un système mécanique autour de ce point (ou de cet axe). Il se note généralement M ou M et s’exprime en N.m.
« Moment » d’une force « Moment » d’un couple de forces
Exemple : souhaitant fermer
une porte, une personne
exerce une force comme
indiqué ci-contre.
Le moment M de la force par
rapport à l’axe Δ est défini par :
Un couple de forces correspond à 2 forces ayant :
- des droites d’actions parallèles
- des sens contraires
- une même intensité F = F1 = F2
Les couples de forces existent
dans de nombreux systèmes..
Application :
a) largeur de la porte : 81 cm ; α = 30° ; F = 20 N ; Calculez MΔ( )
(réponse : MΔ( ) = 14 N.m)
b) L’effet de cette force aurait-il été le même si la force avait été appliquée au milieu de la porte ? Justifiez votre réponse.
En partant de la définition du moment d’une force, il vient :
(unités : voir ci-contre)
Application : calculez le moment du couple.
On donne F1 = F2 = 40 N ; d = 0,40 m ; 1 et
2 sont perpendiculaires à la direction de d.
(réponse : MΔ(couple) = F1 x
+ F2 x
= 16 N.m)
3. Etude de quelques forces ou situations faisant intervenir des forces (rappel 2nde)
① Le poids d’un corps
Tout objet doté d’une masse m situé au voisinage de la Terre subit l’action gravitationnelle de la Terre. La modélisation de cette
action conduit à définir la force poids exercée par la Terre sur l’objet ; Les caractéristqies du poids sont :
point d’application : centre de gravité G
direction : droite GO (O : centre de la Terre)
sens : de G vers O
valeur ou intensité :
② Cas d’un objet posé sur un plan horizontal : force de réaction
Cette situation est schématisée dans le ③ du 1.
Le fait que le solide soit immobile ne peut s’expliquer que par l’existence d’une force de réaction exercée par la table sur le solide.
Cette force est exactement l’opposée de : les 2 forces se compensent.
③ Cas d’un objet posé sur un plan incliné
1er
cas : si l’objet est et reste immobile
Les forces et se compensent.
La projection de sur le plan représente
la partie « frottement » de notée .
La projection de sur la perpendiculaire au plan représente la partie « normale »
de notée .
2nde
cas : glissement avec frottements
Les forces et ne se compensent pas.
La projection de sur le plan et sur la perpendiculaire au plan fait apparaître les
T11 Identifier, inventorier, caractériser et modéliser les actions mécaniques s'exerçant sur un solide. T12 Associer une variation d'énergie cinétique au travail d'une force ou d'un couple. T13
Relier l'accélération à la valeur de la résultante des forces extérieures ou au moment du couple résultant dans le cas d'un mouvement uniformément accéléré.
T14 Écrire et exploiter l'expression du travail d'une force constante ou d'un couple de moment constant. T15
Associer la force de résistance aérodynamique à une force de frottement fluide proportionnelle à la vitesse au carré et aux paramètres géométriques d'un objet en déplacement.
= m m : masse en kg ;
a : accélération en m.s-2
;
F : valeur de la force en N
X
M = J
J : en N.kg2
;
: en rad.s-2
;
M : en N.m
W(couple) = M. =
J
-
J
: masse volumique du fluide en kg.m-3
; S : surface frontale du solide en déplacement (m
2)
Cx : coefficient (sans unité) reflétant l’aérodynamisme du solide v : vitesse du solide en m/s f : force de frottement aérodynamique en N