Documents_divers_2nde_files/TP 25 Forces
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TP 25 : Actions mécaniques et forces Objectifs: - Introduire la notion de force - Introduire le diagramme objet-interactions et son utilisation pour dresser la liste des forces s’exerçant sur un système I) Notion d’action mécanique Document 1 : qu’est-ce qu’une interaction ? Document 2 : actions de contact ou à distance En physique, lorsqu’un objet agit sur un autre objet, on parle d’action mécanique. On dit aussi que les deux objets sont en interaction. Lorsqu’il y a contact entre les deux objets, on parle d’action mécanique de contact. Dans le cas contraire, on qualifie cette action d’action mécanique à distance. Les actions mécaniques sont nombreuses dans le sport. En voici deux exemples : Une main tend la corde. La flèche est maintenue entre la corde et le support avant de l’arc Système : flèche Système : ballon Objets en interaction avec le système. 1) 1) Préciser : - action de contact ou à distance ? -effet de cette action (verbe) 2) 2) 3) 3) Dans le 1er exemple, la corde subit une action de la part de la main. Quel est l’effet de cette action ? II) De l’action mécanique à la force On veut modéliser l’action mécanique par une force. Par exemple, le joueur exerce une action mécanique sur le ballon lorsqu’il le lance. 1) Quelles informations sont nécessaires pour décrire cette action ? 2) La force qu’exerce le joueur sur la balle est notée F joueur / balle . Elle est représentée par un segment fléché appelé en mathématiques « vecteur ». Le dessiner. (Rq : lorsque la valeur de la force n’est pas connue, on donne au segment fléché une longueur approximative) Exemples : Dans chacun des cas ci-dessous, représenter qualitativement la force modélisant l’action de … … la Terre sur l’araignée. …le fil sur l’araignée. …Garfield sur la balance …la balance sur Garfield. Lorsqu’au contraire, la valeur de la force est connue (ou peut être calculée), la longueur du segment fléché est proportionnelle à cette valeur. Pour ce faire, on utilise une échelle. Exemple : Compléter la colonne de droite et tracer les forces correspondantes sur la photo. L’objet d’étude est le javelot et on prendra comme échelle de représentation des forces : 1 cm pour 5 N. a) Poids du javelot noté P Direction : ……………….. ; Sens : …………….. Point d’application : le centre de gravité du javelot Intensité : ………………… (mjavelot = 800 g et g=9,8 N.kg-1) b) Force exercée par la main sur le javelot notée F Direction : celle du javelot ; Sens : ………………… Point d’application : …………………………… Intensité : 20 N III) Comment faire le bilan des forces qui s’exercent sur un système ? 1) Le diagramme objet-interactions (DOI) Pour réaliser correctement un bilan des actions mécaniques (ou inventaire des forces) agissant sur un objet, on peut s’aider d’un diagramme objets-interactions. La démarche est la suivante : Démarche pour construire un diagramme objets-interactions Schématiser la situation à l’aide des symboles suivants : Exemple un objet est représenté par : une interaction de contact entre deux objets est représentée par : une interaction à distance entre deux objets est représentée par : Boule suspendue à la branche d’un sapin La terre attire la boule et la branche à distance Branche et boule sont en interaction de contact. 2) Applications a) Dans les 3 situations qui se succèdent, établir sous le dessin, le diagramme objet-interactions puis faire l’inventaire des forces qui s’exercent sur la balle. b) Dans les situations proposées ci-dessous, les personnages et les accessoires sont immobiles. Établir le D.O.I puis faire la liste des forces qui s’exercent sur le système souligné et dessiner ces forces sur le schéma. Situation 4 : Obélix porte son Menhir Situation 5 : Agecanonix s’appuie sur son bâton.