Chapitre 2 -mouvements et interaction
02_1-objectifs action et mouvement.pdf
Activité 1 : définir un mouvement
Livret pages 30 et 31
Pour définir un mouvement, il faut :
indiquer le référentiel = un référentiel est un objet par rapport auquel on étudie le mouvement d’un objet.
Décrire la trajectoire de l’objet dans ce référentiel : la trajectoire est l’ensemble des positions prises par l’objet = son « chemin »
Indiquer comment la vitesse évolue : elle peut augmenter, diminuer ou rester la même.
Pour étudier un mouvement, on peut utiliser la chronophotographie : cela permet de visualiser la trajectoire et de déterminer les variations de la vitesse.
Voir activité « chronophotographie »
Activité 2 : zoom sur la vitesse
Livret p 36 + fiche méthode p 57-59 - 77
On peut représenter la vitesse sur une image ou un schéma grâce à un segment fléché (= un vecteur) : la flèche indique le sens du mouvement, le segment indique la direction et la longueur du segment est proportionnelle à la valeur de la vitesse.
Remarque : la direction du vecteur vitesse correspond à la direction du mouvement à un instant précis, c’est-à-dire à la direction que suivrait l’objet s’il continuait tout droit.
Voir activité « représenter une vitesse sur un schéma »
On peut calculer la valeur de la vitesse en utilisant la relation : v = d/t
v : vitesse d : distance parcourue t : durée du parcours
Attention : les unités doivent être cohérentes pour utiliser cette relation = l’unité de la vitesse est composée de l’unité de la distance et de l’unité du temps.
Si la distance est en mètre et le temps en seconde, la vitesse est en mètre par seconde.
Si la vitesse est en kilomètre par heure, alors la distance doit être en kilomètre et le temps en heure.
Exercices interactifs : conversion de temps - unités de vitesse et conversion
Cette relation permet aussi de calculer :
- Une distance connaissant le temps de parcours et la vitesse : d = v x t
- Un temps de parcours connaissant la distance parcourue et la vitesse : t = d/v
voir exercices
Activité 3 : les interactions
Livret p 33 et p 70
Une interaction existe lorsque deux objets agissent l’un sur l’autre.
Voca : objet = objet d’étude donc cela peut être une personne, un objet, une planète, une matière…
Il existe deux types d’actions : (livret p 32-33)
- action de contact : les 2 objets se touchent
- action à distance : les 2 objets ne se touchent pas
Pour étudier toutes les interactions qui agissent sur un objet, on réalise un diagramme objet-interactions : (livret p 70)
Les effets des interactions (livret p 32) :
les effets d’une action mécanique peuvent être :
- déformer cet objet (ex : main qui écrase de la pâte à modeler)
- modifier le mouvement de cet objet, soit en changeant la vitesse, soit en changeant la trajectoire, soit les deux.
Rq : démarrer ou arrêter un objet = changer la vitesse car elle passe de 0 km/h à une autre valeur.
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Activité 4 : modéliser une action mécanique
livret p33 - 37 et 71
modéliser = représenter la réalité de manière simplifiée
Une action est modélisée par une force, exercée par un acteur (celui qui agit) sur un receveur (celui qui subit).
Une force est notée selon le modèle suivant : Facteur/receveur
Ex : une main tient une pomme → Fmain/pomme
Un marteau appuie sur un clou → Fmarteur/clou
Une force possède 4 caractéristiques : son sens, sa direction, son point d’application et sa norme (aussi appelée « sa valeur » ou « son intensité »).
Une force s’exprime en Newton (N) et se mesure avec un dynamomètre.
Cas particulier du poids :
Le poids, noté P, correspond à la force d’attraction de la Terre et s’exprime en newton. Livret p 34 -35
ATTENTION à ne pas confondre poids (force en newton) et masse (quantité de matière en kilogramme)
Sur un schéma, on représente une force à l’aide d’un segment fléché (ou vecteur).
Cas particuliers :
Action d’une planète sur un objet (gravité) = poids d’un objet → Pobjet
Réaction d’un support (table qui retient un livre ; sol sur lequel on est…) → on écrit R au lieu de F sur le schéma
02_2- fiche methode modeliser une force.pdf
03_3-fiche aide mouvement et force.pdf
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Activité 5 : Prévoir le mouvement d’un objet en comparant le vecteur vitesse et les forces exercées sur l’objet.
Cas A : cas d’un objet soumis à 2 forces
Si les deux forces ont même direction, même intensité mais sont de sens opposés, alors leurs effets se compensent :
→ l’objet reste immobile ou continue avec un mouvement rectiligne uniforme : l’objet est en équilibre.
Ex : un livre posé sur une table reste immobile car la réaction de la table est opposée au poids du livre → on représente la réaction de la table (R) et le poids du livre (Pobjet) par deux flèches de même longueur, sur la même verticale mais avec des flèches de sens opposé.
Cas B : cas d’un objet en mouvement soumis à 1 force
Si les directions de la force et de la vitesse sont les mêmes, alors la force modifie la vitesse de l’objet :
si même sens : la vitesse augmente (chute libre)
si sens opposé : la vitesse diminue (action du parachute)
Si les directions de la force et de la vitesse sont différentes, alors la force modifie la trajectoire de l’objet.
voir exercices