Phys. N° 04

Interactions.

Exercices

   

 

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I- Exercice 10 page 78. Equilibre d'un lustre

II- Exercice 13 page 78. Force d'interaction à distance

III- Exercice 18 page 78. Mesure du poids d'un corps

IV- Exercice 19 page 79. Pourquoi pouvons nous marcher ?

V- Exercice 21 page 79. Tension d'une corde.

VI- Exercice 25 page 80. Machine impossible.

 

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I- Exercice 10 page 78. Equilibre d'un lustre

Equilibre d'un lustre

Un lustre de masse m = 400 g, est suspendu au plafond

Par un fil de masse négligeable. On prendra g = 10 N.kg–1.

1)- Représenter le poids du lustre et l’action exercée, en A

par le fil du lustre.

2)-

a)- Représenter l’action exercée par le lustre et l’action exercée

par le plafond sur le fil en B.

b)- Qu’appelle-t-on tension du fil ?

c)- Représenter l’action exercée par le fil sur le plafond.

 

Equilibre d'un lustre

Un lustre de masse m = 400 g, est suspendu au plafond

Par un fil de masse négligeable. On prendra g = 10 N.kg–1.

1)- Le système étudié est le lustre.

-    Il est en interaction avec la terre (poids) et

en interaction avec le fil (tension).

 

2)- Le système étudié est le fil

a)-  Action exercée par le lustre sur le fil et action exercée

par le plafond sur le fil

 

b)-  Tension d’un fil : action exercée par le fil sur le système.

c)-   

 

-    La tension du fil est la valeur commune T et T''' des forces

que le fil exerce sur les objets liés à chacune de ses extrémités.

 

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II- Exercice 13 page 78. Force d'interaction à distance

Force d'interaction à distance 

Sur une table à coussin d’air horizontale on a fixé des aimants,

sur deux mobiles autoporteurs.

La valeur des forces de l’interaction magnétique est plus grande

lorsque les aimants sont plus proches.

1)- Le système est immobile.

Faire l’inventaire des forces sur chaque système :

{mobile autoporteur – aimant}.

2)- On coupe le fil 1.

Faire l’inventaire des forces sur chaque système :

{mobile autoporteur – aimant}.

a)- Les intensités des forces d’interaction magnétique

sont-elles égales à chaque instant ?

b)- la tension du fil 2 est-elle constante lors du

mouvement du mobile 1 ?

 

Force d'interaction à distance 

Sur une table à coussin d’air horizontale on a fixé des aimants,

sur deux mobiles autoporteurs.

La valeur des forces de l’interaction magnétique est plus grande

lorsque les aimants sont plus proches.

1)- Le système est immobile :

-    Système 1 :  tension du fil1 , réaction du support ,

poids du système , action de 2 sur 1 ,

Le système est en équilibre :

-    Système 2 : tension du fil 2 , réaction du support ,

poids du système , action de 1 sur 2 .

Le système est en équilibre :

2)- On coupe le fil 1 :

-    Système 1 : réaction du support , poids du système ,

action de 2 sur 1 ,

Dans ce cas :

Le système n'est plus en équilibre

Il se déplace avec la direction et le sens du vecteur :

-    Système 2 : tension du fil 2 ,  réaction du support ,

-    poids du système , action de 1 sur 2 .

b)-  À chaque instant d'après le principe de l'interaction :

-   

c)- Au fur et à mesure que le mobile s'approche,

la valeur de la tension  augmente.

 

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III- Exercice 18 page 78. Mesure du poids d'un corps

Mesure du poids d'un corps

Un solide est suspendu, à un dynamomètre,

par un fil de poids négligeable.

En appliquant les conditions d’équilibre et
le principe de l’interaction, montrer que l’intensité
de la force exercée par le fil sur le dynamomètre est
égale à l’intensité du poids du solide suspendu.

 

 

Mesure du poids d'un corps

Un solide est suspendu, à un dynamomètre,

par un fil de poids négligeable.

En appliquant les conditions d’équilibre et
le principe de l’interaction, montrer que l’intensité
de la force exercée par le fil sur le dynamomètre est
égale à l’intensité du poids du solide suspendu.

 

-    Étude du système 1 : le solide

-    Bilan des forces : Poids  et tension du fil, c'est-à-dire,

-    action du fil sur le solide : .

-    Le système est en équilibre sous l'action des deux forces

-    Conditions d'équilibre :

-    La somme vectorielle est égale au vecteur nul

-    Les deux forces ont même droite d'action

-    En conséquence : P = T.

-    Étude du système 2 : le fil

-    Bilan des forces : action du solide sur le fil  et

-    action du dynamomètre sur le fil .

-    Le fil est en équilibre : T' = Fd.

-    représente l'action du fil sur le solide

-    représente l'action du solide sur le fil.

-    Le principe de l'interaction : T = T'

-    En conséquence : T = T' = Fd = P.

 

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IV- Exercice 19 page 79. Pourquoi pouvons nous marcher ?

Pourquoi pouvons nous marcher ? 

1)- Schématiser un personnage qui se déplace en marchant.

Quelles sont les actions mécaniques qui s’exercent sur le marcheur ?

2)- Représenter par des vecteurs forces l’action du sol sur les pieds.

Qu’en est -il si le sol est parfaitement lisse ?

3)- Les forces de frottement vous paraissent-elles

indispensables au marcheur ?

Parmi toutes les forces appliquées au marcheur,

quelles sont celles qui favorisent son déplacement vers l’avant ?

 

 

Pourquoi pouvons nous marcher ? 

1)- Schéma :

-    Action du sol sur le marcheur :

-   

-    Action de la terre sur le marcheur : poids du marcheur :

2)- Représentation :

 

-    Si le sol est parfaitement lisse la composante RT est faible,

-    le marcheur glisse.

3)- Les forces de frottement :

-    Les forces de frottement sont indispensables.     

-    S'il n'y a pas de forces de frottement,

-    le marcheur ne peut pas avancer.

-    Remarque : RN compense P.

 

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V- Exercice 21 page 79. Tension sur une corde.

 Tension sur une corde.

Deux enfants tirent sur une corde dans des sens opposés.

Leurs actions se compensent.

On coupe la corde et on intercale à l’endroit de la coupure

un dynamomètre lié aux deux extrémités.

Les deux enfants exercent à nouveau la même action.

Le dynamomètre indique 300 N.

Un observateur dit que chaque enfant exerce une force de 150 N.

Alors qu’un autre dit que chaque enfant exerce une force de 300 N.

Qui a tort ? Pourquoi ?

 

 

 Tension sur une corde.

Deux enfants tirent sur une corde dans des sens opposés.

Leurs actions se compensent.

On coupe la corde et on intercale à l’endroit de la coupure

un dynamomètre lié aux deux extrémités.

Les deux enfants exercent à nouveau la même action.

Le dynamomètre indique 300 N.

Un observateur dit que chaque enfant exerce une force de 150 N.

Alors qu’un autre dit que chaque enfant exerce une force de 300 N.

Qui a tort ? Pourquoi ?

 

-    À l'équilibre et d'après le principe de l'interaction :

-    T1 = T2

-    La force exercée par l'enfant sur le dynamomètre est égale

en valeur à la force exercée par le dynamomètre sur l'enfant.

-    Le dynamomètre indique 300 N.

 

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VI- Exercice 25 page 80. Machine impossible

Machine impossible

À l’extrémité d’un chariot, on a fixé un morceau de fer et à l’autre un aimant.

Nathalie affirme que l’aimant attirant le fer, le chariot va pouvoir avancer.

Nathalie a-t-elle raison ?

A-t-elle inventé un véhicule fonctionnant sans essence ni moteur ?

Justifier la réponse

 

-    Choix du système :

-    il faut étudier le système  S = {chariot, fer, aimant} :

-    Bilan des forces : poids et

-    les réactions du support  :

-    

Autre représentation

-    Il y a interaction entre le morceau de fer et l'aimant.

-    Le morceau de fer peut se déplacer sur le plateau

-    ou l'aimant ou les deux,

-    mais le chariot ne peut pas se déplacer

-    car P et R ont la même valeur.

 

 

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