Phys. N° 05
Principe
de l'inertie.
Cours.

   

 

I- Les forces de frottement.

1)- Glissement d'un solide sur

un plan horizontal.

2)- Remarque :

II- Principe de l'inertie.

1)- Définitions.

2)- énoncé du principe de l'inertie.

3)- Mobile sur coussin d'air

et table horizontale ( TP physique N° 4)

III- Les forces appliquées au solide

ne se compense plus.

1)- Exemple (1).

2)- Exemple (2). Véhicule à deux roues.

3)- Mouvement de chute libre.

(TP physique N° 6).

IV- Applications .

1)- QCM :

2)- Exercices :

TP Physique N° 04 : Principe de l'Inertie
TP Physique N° 06 Étude de la chute libre.

 
Exercices : énoncé et correction.

1)- Mouvement sur un plan inclné

2)- Le parachutiste

3)- Le téléski.

I- Les forces de frottement.

1)- Glissement d'un solide sur un plan horizontal.

-  On considère un solide (S) immobile sur un plan horizontal.

* Faire un schéma et représenter les actions mécaniques qu'il subit.

 

 

  

-    Donner les caractéristiques de ces actions mécaniques.

-    Le solide est soumis à deux forces :

-    la réaction du support et le poids.

-    Il est en équilibre.

-    La condition nécessaire d'équilibre permet d'écrire que :

-     

-    On exerce une force sur le solide (s) par l'intermédiaire un fil inextensible de masse négligeable.

-    Pour connaître la valeur de la force F, on intercale un dynamomètre.

-    On remarque, si F <  3 N, le solide (S) ne se déplace pas et que si F >  3 N, le solide se déplace.

-    Premier cas F < 3 N :

* Faire un schéma et représenter les actions mécaniques que subit le solide (S).

 

-    Le solide est en équilibre sous l'action de trois forces : (1) et

-    les lignes d'action des trois forces sont concourantes et coplanaires.

-    En conséquence, la réaction  du support n'est plus perpendiculaire au support.

-    On peut décomposer cette réaction en deux composantes :

-    La composante normale au support  qui compense le poids.

-    La composante tangentielle  qui compense la force .

-    Cette force s'oppose au mouvement, c'est une force de frottement.

 

-    Deuxième cas : F > 3 N.

-    Il y a mouvement.

-    La valeur de RT ne peut pas dépasser une valeur limite qui dépend des deux surfaces en contact.

2)- Remarque :

-    Si le sol est rugueux, la force de frottement est importante et

-    la réaction du support n'est pas perpendiculaire au support (plan incliné) et si le sol est lisse,

-    la force de frottement est plus faible et la réaction du support se rapproche de la perpendiculaire au support.

-    La force de frottement dépend des deux surfaces en contact.

-    Pour réduire les frottements, on utilise la technique du coussin d'air.

-    Si les frottements sont négligeables, la réaction du support est perpendiculaire au support.

 

 

II- Principe de l'inertie.

1)- Définitions.

* Un solide mécaniquement isolé n'est soumis à aucune force.

* Un solide pseudo isolé est soumis à des forces dont les effets se compensent à chaque instant.

 

-    Remarque : si le solide est soumis à n forces dont les effets se compensent :

-     

-    Condition nécessaire d'équilibre.

2)- énoncé du principe de l'inertie.

* Dans un référentiel galiléen, lorsqu'un solide est isolé ou

 pseudo isolé, et quel que soit le mouvement de ce solide, son centre d'inertie G peut :

*  rester immobile, s'il est initialement au repos :

* être animé d'un mouvement rectiligne uniforme :

* Un référentiel Galiléen est un référentiel dans lequel le principe de l'inertie est vérifié.

* Un référentiel terrestre peut être assimilé, avec une bonne approximation,

à un référentiel Galiléen.

 

3)- Mobile sur coussin d'air et table horizontale ( TP physique N° 4)

-    On lance de façon quelconque le mobile autoporteur sur une table plane et horizontale.

-    On enregistre les positions successives des points G et A au cours du mouvement.

-    Le mouvement de G est rectiligne uniforme et le mouvement de A est curviligne varié.

Animation :

Mouvement d'un mobile sur

 une table horizontale

Mouvement du point A

et du point G

par rapport à la table

Vidéo

* Étude dynamique : faire le bilan des forces agissant sur le mobile.

-    Le poids  et la réaction du support .

-    Comme les frottements sont négligeables, la réaction du support est perpendiculaire au support.

-    En conséquence, et  sont opposés. Les forces ont des effets qui se compensent.

-    Cette expérience permet de vérifier le principe de l'inertie.

 

 

III- Les forces appliquées au solide ne se compensent plus.

1)- Exemple (1).

*     On lance avec une vitesse  un palet sur un sol lisse. Le palet glisse, sa vitesse diminue, puis le palet s'arrête.

-    Que se passe-t-il ? Quelles sont les actions mécaniques que subit le palet ?

-    Comme la vitesse du palet diminue, le palet n'est pas pseudo isolé, il n'est pas soumis à des forces dont les effets se compensent. La réaction n'est pas perpendiculaire au support, elle s'oppose au mouvement du palet. On peut décomposer cette réaction :

-    En une réaction normale qui compense le poids

-    Et en une réaction tangentielle, due aux forces de frottement qui ralenti le palet.

 

 

2)- Exemple (2). Véhicule à deux roues.

-    On va distinguer 2 types de roues :

-    La roue motrice

-    La roue indépendante.

*     Quelle que soit la roue, il faut des forces de frottement pour que la roue tourne sans glisser.

*     Faire l'inventaire des forces extérieures agissant sur le véhicule à deux roues.

 

-    En G, le poids  (moto + motard).

-    En A, force de contact  (sol ; pneu de la roue motrice).

-    Cette force est responsable du déplacement.

-    On peut décomposer cette réaction en deux forces :

-    la réaction normale qui compense une partie du poids et la réaction tangentielle qui fait avancer la moto.

-    En B, force de contact , la roue non motrice qui tourne, elle aussi, la réaction n'est pas perpendiculaire au sol.

-    On peut décomposer cette force en deux forces :

-    la réaction normale au sol qui compense une partie du poids et

-    la réaction tangentielle qui fait tourner la roue non motrice dont le sens est opposé au mouvement.

-    On peut ajouter la force , force de frottement due à l'air qui s'oppose au mouvement.

-    Si la moto se déplace à vitesse constante sur un sol horizontal :

-    .

 

-    En décomposant les forces :

-     

-    Dans ce cas ; la force motrice compense les forces de frottement qui s'opposent au mouvement.

-    Si :

-     

 

3)- Mouvement de chute libre.(Tp physique N° 6).

* Un solide en chute libre n'est soumis qu'à l'action de son poids P.

* Relations importants :

-     

IV- Applications .

1)- QCM :

2)- Exercices :

Exercices : énoncé et correction.

1)- Mouvement sur un plan inclné

2)- Le parachutiste

3)- Le téléski.