MOUVEMENT ET FORCES

MOUVEMENT ET FORCES
Exercices du groupe SESAMES - Correction
Interactions et Schémas des forces
Le système étudié est souligné
Remarque : les vecteurs sont notés sans flèche mais en gras.
Situation 1 : Obélix porte son menhir.
a)
Obélix/ menhir
Terre/ menhir
Obélix
menhir /Obélix
menhir
menhir /Terre
Terre
FO/m
b) Liste des forces : Force exercée par Obélix sur le menhir : FO/m
Force exercée par la Terre sur le Menhir : FT/m
c)
Situation 1bis : Obélix porte son menhir.
a)
Terre/ Obélix
Terre
Obélix /Ter re
Obélix
Obélix /sol
FT/m
Obélix/ menhir
menhir /Obélix
menhir
sol/Obélix
sol
b) Liste des forces : Force exercée par le menhir sur Obélix : Fm/O
Force exercée par la Terre sur Obélix : FT/O
Force exercée par le sol sur Obélix : FS/O
c) Les 3 forces doivent se compenser.
Ces deux premiers exemples illustrent bien qu’une même situation peut être décrite de
façon très différente en physique selon le système qu’on étudie.
FS/O
FT/0
Fm/O
Situation 2 : Agecanonix s’appuie sur son bâton.
Terre/bâton
a)
Bâton/Agecanonix
Terre
bâton
Bâton/Terre
Agecanonix
Agecanonix/bâton
sol/bâton
bâton /sol
FS/b
sol
b) Liste des forces : Force exercée par Agecaconix sur le bâton: FA/b
Force exercée par la Terre sur le bâton : FT/b
Force exercée par le sol sur le bâton :FS/b
c)
FT/b
FA/b
2nde – EUROPHYS
Situation 3 : un élève porte son cartable à la main.
a)
Cartable/ élève
élève
élève / cartable
b) Liste des forces :
Terre/ cartable
cartable
cartable /Terre
Terre
Fé/c
Force exercée par l’élève sur le cartable : Fé/c
Force exercée par la Terre sur le cartable : FT/c
FT/c
c)
Situation 4 : un élève commence à soulever son cartable.
a)
Cartable/ élève
élève
élève / cartable
b) Liste des forces :
Terre/ cartable
cartable
cartable /Terre
Terre
Force exercée par l’élève sur le cartable : Fé/c
Force exercée par la Terre sur le cartable : FT/c
Fé/c
c)
FT/c
Situation 5 : une pierre est suspendue à un élastique.
a)
Élastique / pierre
élastique
pierre / élastique
Terre / pierre
pierre
pierre /Terre
Terre
Fé/p
b) Liste des forces : Force exercée par l’élastique sur la pierre : Fé/p
Force exercée par la Terre sur la pierre : FT/p
c)
FT/p
Saut en parachute
Situation 1 :
Le parachutiste est debout, immobile sur la piste d’envol et attend son avion .
a) Faire un diagramme des interactions en prenant comme système d’étude
l’ensemble {parachutiste +parachute}
système/
Piste
d’envol
piste d’envol
piste d’envol
/système
Parachu
tiste+pa
Terre/ système
Terre
système /Terre
b) On représente le système {parachutiste + parachute} par un point.
- Faire la liste des forces s’exerçant sur le système.
Liste des forces :
Force exercée par la piste d’envol sur le système : Fpe/p+p
Force exercée par la Terre sur le système : FT/p+p
-
Proposer un schéma des forces s’exerçant sur le système.
Fpe/p+p
FT/p+p
- A votre avis ces forces se compensent-elles ? Expliquez votre point de vue.
Les forces se compensent car le système est immobile.
2nde – EUROPHYS
Situation 2 :
Le parachutiste est dans l’avion en plein vol.
a) Dans quel référentiel le parachutiste est-il immobile ?
Le parachutiste est immobile dans le référentiel “ avion ”.
b) Citer un référentiel dans lequel le parachutiste est en mouvement .
Dans le référentiel terrestre, le parachutiste a le même mouvement que l’avion.
c) Faire un diagramme des interactions en prenant comme système d’étude
l’ensemble “ parachutiste + parachute ”.
Avion
système/
avion
avion /système
Parachutiste+
Terre/ système
système /Terre
parachute
Terre
Situation 3 :
Le parachutiste saute de l’avion sans ouvrir son parachute.
a) Faire un diagramme des interactions en prenant comme système d’étude
l’ensemble {parachutiste +parachute}
air
système /
air
Terre/ système
Parachu
système /Terre
Terre
air / système
Fa/p+p
b) En déduire la liste des forces s’exerçant sur le système.
Liste des forces :
Force exercée par l’air sur le système : Fair/p+p
Force exercée par la Terre sur le système : FT/p+p
FT/p+p
c) Proposer un schéma des forces s’exerçant sur le système.
d) A votre avis ces forces se compensent-elles ? Expliquez votre point de vue.
Tant que le parachutiste descend de plus en vite, la force exercée par la Terre doit l’emporter
sur celle exercée par l’air.
Situation 4 :
Le parachutiste ouvre son parachute lors de sa chute.
a) Faire un diagramme des interactions en prenant comme système d’étude le
parachutiste.
air
parachutiste /
air
air /
parachutiste
Terre/ parachutiste
parachutiste /Terre
Terre
Parachutiste
Parachute / parachutiste
parachutiste / parachute
parachute
2nde – EUROPHYS
b) En déduire la liste des forces s’exerçant sur le système.
Liste des forces :
Force exercée par l’air sur le parachutiste : Fair/p
Force exercée par le parachute sur le parachutiste : Fp / p
Force exercée par la Terre sur le parachutiste : FT/p
c) Proposer un schéma des forces s’exerçant sur le système.
Si le parachutiste vient juste d’ouvrir son parachute alors les forces ne se compensent pas :
l’action de l’air est quasiment la même qu’avant l’ouverture et l’action du parachute est
très importante (cas du schéma ci-contre).
Si le parachute a ouvert son parachute depuis un long moment. L’action de l’air devient très
faible (car le parachutiste ne va pas très vite) et celle du parachute compense quasiment
l’action de la Terre (de façon à ce que les 3 forces se compensent).
2nde – EUROPHYS
Fp/p
Fa/p
FT/p