Cours de physique 2nde les actions mécaniques

« Seconde Chapitre 10 : Modéliser une action mécanique sur un système Cours (Durée : 2 h) Introduction : Lors de la finale 1998, les têtes de Zidane ont permis à la France de mener 2/0 puis de gagner cette coupe du monde de football.

Quelles sont les conséquences de la force exercée par la tête de Zidane sur le ballon ? I°) Actions mécaniques et forces 1) Les effets d’une action mécanique Le mouvement d'un système peut être influencé par une action mécanique de trois manières : - Le mouvement du système est modifié (sa trajectoire et/ou sa vitesse).

(Exemple : la balle de tennis frappée par la raquette change de direction). - Le système est mis en mouvement.

(Exemple : le ballon de football lors d’un penalty est mis en mouvement par le pied du joueur) - Le système est déformé.

(Exemple : le trampoline, sur lequel un enfant saute, se déforme) 2) Pourquoi modéliser une action par une force ? En physique, une action mécanique (c’est-à-dire le fait d'agir) est modélisée, représentée, par une force.

Celle-ci est caractérisée par : son point d’application ; sa direction ; son sens et sa norme. Ces caractéristiques rappellent celles de l’outil mathématique vecteur.

On représente par conséquent le vecteur force 𝐹⃗ par une flèche (un vecteur), dont la direction et le sens sont ceux de l'action. La longueur dépend de la valeur (ou norme) de la force c'est-à-dire-de l'intensité de l'action. Plus la valeur de la force est grande plus la flèche représentant cette force est grande.

La valeur d’une force s’exprime en newton de symbole N et elle se mesure avec un dynamomètre. Sur le schéma ci-contre, Tintin exerce sur la valise une action pour qu'elle ne tombe pas.

Cette action est modélisée par un vecteur force noté 𝐹⃗𝑇𝑖𝑛𝑡𝑖𝑛/𝑣𝑎𝑙𝑖𝑠𝑒 .

Cette force est verticale (direction), dirigée vers le haut 𝐹⃗𝑇𝑖𝑛𝑡𝑖𝑛/𝑣𝑎𝑙𝑖𝑠𝑒 𝐹⃗𝑇𝑜𝑢𝑟𝑛𝑒𝑠𝑜𝑙/𝑣𝑎𝑙𝑖𝑠𝑒 3) Les deux types d’actions mécaniques Actions de Les objets se touchent. contact Actions à distance Les objets ne se touchent pas. (sens). Tournesol porte une valise plus légère, la flèche est plus petite, mais la direction et le sens sont les mêmes.

On note le vecteur force correspondant 𝐹⃗𝑇𝑜𝑢𝑟𝑛𝑒𝑠𝑜𝑙/𝑣𝑎𝑙𝑖𝑠𝑒 . Exemples : - livre posé sur une table. - pied qui tape dans un ballon Exemples : - interaction magnétique (entre deux aimants) ; - interaction électrostatique (morceau de papier attiré par une règle en plastique frottée) ; - interaction gravitationnelle : entre la Terre et un objet. Pour s’aider à définir les forces agissant sur un système, il est possible de possible de faire l’inventaire des interactions à distance (représentés par des pointillées) et de contact (représentés par des traits pleins). Exemple : Un parachutiste (personne + parachute) après l’ouverture du parachute. Système (parachutiste) Terre Air 4) Principe des actions réciproques A une interaction entre un objet A et un objet B correspondent deux forces : l'une exercée par A sur B, notée 𝐹⃗𝐴/𝐵 l'autre exercée par B sur A, notée 𝐹⃗𝐵/𝐴 . Les deux forces associées à une même interaction sont toujours égales en direction et en norme ; mais elles sont toujours de sens opposés : 𝐹⃗𝐴/𝐵 = − 𝐹⃗𝐵/𝐴 Exemple : Interaction à distance Terre / Lune. La Terre attire la Lune avec une force 𝐹⃗𝑇/𝐿 .

Réciproquement, la Lune attire la Terre avec une force 𝐹⃗𝐿/𝑇 telle que : 𝐹⃗𝐿/𝑇 = − 𝐹⃗𝑇/𝐿 II°) Exemples de forces caractéristiques ⃗⃗⃗𝑵 1) La réaction du support 𝑹 ⃗⃗⃗𝑵 du support la force exercée par le support (sol, plan On appelle réaction 𝑹 incliné) sur le système étudié (boule,.... »