Exemples d’actions mécaniques

Situation-problème :

Les deux enfants tirent sur la corde et exercent des actions mécaniques de part et d’autre modélisées par des forces.

C’est quoi une force et comment la modéliser ?

Comment les classifier ?

1.Notion d’action mécanique

1.1.Exemples

Une action mécanique exercée sur un objet peut :

ü  le mettre en mouvement ;

ü  modifier sa trajectoire ou sa vitesse ;

ü  le déformer.

ü  le maintenir en équilibre.

1.2. Notion de force :

L'action qu'un objet A exerce sur un autre objet B se traduit par la notion de force. On dit que A agit sur B ou A exerce une force sur B.

 1.3. Vecteur force : Une force est modélisée par un vecteur dont les caractéristiques sont les suivantes:

- Point d'application:
- Direction: celle suivant laquelle s'exerce l'action
 - Sens: droite suivant laquelle agit la force
- Valeur: l'intensité de l'action; elle se mesure en
Newton (symbole: N) à l'aide d'un appareil appelé dynamomètre.

Exercice d’Application :

Le mobile (S) de masse M est tiré par un fil en appliquant une force     d’intensité F= 2N

1-Donnez les caractéristiques de la force exercées par le fil sur le corps S.

2- Représentez la force exercée par le fil sur le corps S, utiliser l’échelle 1Cm →1N. 

Réponses :

1- Les caractéristiques de la force      :

 - point d'application : C 

 - droite d'action : matérialisée par le fil.

- sens: de C vers la poulie(vers la droite).

- intensité: F=2N

2- on a 1Cm →1N donc la force est représentée par 2cm,

2.Classification des forces :

2.1. Forces de contact et forces à distance

Il existe deux types d'actions mécaniques : actions mécaniques de
 contact et actions mécaniques à distance.

ü La force de contact : nécessite un contact entre le corps qui
exerce l’action et celui qui subit l'action. 

La force est dite de contact localisé si elle s'exerce en
une très petite surface qu'on peut considérer comme un point.

Exemple1 :Action du fil sur le corps (S) : le contact entre le fil et le corps (S) se fait se fait au point A. C’est une force de contact localisée.
Exemple2 :Action du vent sur la voile d’un voilier : Action répartie du vent sur la voile d’un voilier. La force est dite de contact réparti car elle s'exerce sur une grande surface S(surface de la voile).

2.2.Forces intérieures et forces extérieurs

a.     Activité :

On considère un homme trainant un corps (S) sur un plan horizontal

 par un fil de masse négligeable

1.     Faire l’inventaire des forces appliquées sur (S)

2.    On considère le système.

3.      Faire l’inventaire des forces appliquées sur ce système, et classer toutes les forces précédentes dans un tableau en forces intérieures et extérieures

b.    conclusion

ü  On appelle force extérieure toute force exercée sur le système par un objet n'appartenant pas à ce système

ü  On appelle force intérieure une force exercée par une partie du système sur une autre partie de ce système

3- Réaction du plan de contact :

3.1.Activité :

On tire un morceau de bois (S) par un fil inextensible lié à un dynamomètre sur une  surface horizontale (Voir le Schéma ci-dessous)

Le morceau de bois commence à bouger à partir de la valeur F = 4N. 

F(N)	0	1	2	3		4	5	6
Etat de (S)	(S) est immobile				(S) est en mouvement

1) Le système étudié est le morceau de bois (S).

A- donner le bilan des forces qui agissent sur le système quand F=0N.

B- Représenter ses forces sans échelle.

2) Explique pourquoi le solide (S) ne bouge que lorsque F ≥ 4N.

3) donner les caractéristiques de la force responsable de l’immobilité de solide.

4) Représenter les forces extérieures qui agissent sur le système quand F= 6N sans échelle :

5) conclure .

1) A- Le système étudié : le solide (S). Le bilan des forces :

2) le solide (S) ne bouge pas lorsque F< 4N, à cause des frottements     appliquées par le plan sur la surface de contact avec le système (S).

3) Les caractéristiques de la force due aux frottements :

- le point d'application : centre de la surface de contact.

- La droite d'action : la droite représentant la direction du mouvement

- Le sens : le sens contraire au mouvement

- L'intensité : f = 4N "déterminée à l’aide de dynamomètre .

4)- représentation des vecteurs forces sans échelle :

   Remarque : Dans le cas d’un support incliné d’un angle α  : 

3.Force pressante – Notion de pression

1 .Mise en évidence de la force pressante

On utilise une bouteille en plastique remplie d'eau, on perce un trou sur sa paroi.

On constate que le jet d'eau est perpendiculaire aux parois

 L’eau exerce des forces pressantes de contact sur les parois de la bouteille.

     2.Définition de la force pressante – la pression

La force pressante  est la force de contact appliquée par un fluide sur la paroi d’un objet. Cette force est caractérisée par :

Ø  son point d’application : centre de la surface de contact

Ø  sa direction : perpendiculaire à la surface

Ø  son sens : du fluide vers la paroi

Ø    son intensité :    F=P.S              

  P : est la pression du fluide en pascal (Pa), tel que : p =F/S

  S : est la surface de contact en m² 

Remarque :

     Il existe autres unités utilisées pour mesurer la pression:

-       Le bar : 1 bar = 10⁵ Pa

-       L’atmosphère : 1 atm = 101325 Pa

-       Le millimètre mercure : 1mmHg = 133,32Pa

 

     La pression de l’air qui nous entoure s’appelle la pression atmosphérique, pour la mesurer on utilise un appareil qui s’appelle le baromètre. La valeur de la pression atmosphérique au sol est :         P=1,01325.10⁵ Pa