Chapitre 3 Les forces - saintdominique.be
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Institut Saint-Dominique Sciences 2ème page n°173 _____________________________________________________________________________________________
Chapitre 3 Les forces
1. Introduction : quelques manipulations
Applique une force sur les différents objets et note tes observations :
! !"#$ %&# &' ()*%+",&$ - ............................
! /0&)12$ +0' 3*#+*4)$ - ............................
! 50&%%$ %&# &' 4"3 60%( %&# +0' 4&#$*& - .....................
! Tor7% &'$ (60'8$ - ........................9.....
! :#*66$ %&# &' 4*))0' - ............................9 ! ;3#*%$ &' <0#3$*& 7$ 6)*%+"3"'$ - .........9..............
Pour chaque manipulation, combien de corps sont nécessaires pour pouvoir faire ces
observations = ................................
Peut-on voir une force ? ............................
Classe ces manipulations en deux groupes en fonction des effets observés. Nomme-les :
Tordre une éponge.
Tirer sur un élastique.
Ecraser un morceau de plasticine.
Soulever un cartable.
Pousser sur un bic posé sur ton bureau
Frapper sur un ballon.
Tordre une éponge.
Tirer sur un élastique.
Ecraser un morceau de plasticine.
Soulever un cartable.
Pousser sur un bic posé sur ton bureau
Frapper sur un ballon.
NON. On ne voit que ses effets.
DÉFORMATION
TEMPORAIRE PERMANENTE
MODIFICATION DE L'ETAT DE MOUVEMENT
MISE EN MOUVEMENT
CHANGER DE SENSET/OU DE DIRECTION
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2. !"# "$$"%# &'#"()*'+"# ,-./" $&(0"
! >&?$%+-3$ ,&?&'$ 7(@0#<*+"0' +$<60#*"#$ ?
...................................
...................................
...................................
! >&?$%+-3$ ,&?&'$ 7(@0#<*+"0' 6$#<*'$'+$ ?
...................................
...................................
...................................
! Les effets des forces sont-ils toujours visibles ?
...................................
...................................
...................................
3. Dé$1/1%1&/ ,-./" $&(0"
" Une force : ...99............................99
.....................................9
.....................................9
DÉFORMATION
TEMPORAIRE PERMANENTE
MODIFICATION DE L'ÉTAT DE REPOSOU DE MOUVEMENT
MISE ENMOUVEMENT
ACCELÉRER,FREINER
CHANGER DE SENS ET/OU DE DIRECTION
est toute cause capable de déformer un corps ou de modifier l'état de mouvement
ou de repos de ce corps
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4. Les différents types de forces
Quelle différence y a-t-il entre une force exercée par un marteau sur un clou et une force exercée
par un aimant sur un clou ?141
......................................
......................................
......................................
On peut distinguer deux types de forces :
! A$% @0#3$% 7$ ......- $))$% s'exercent lorsqu'un corps est en ........
avec un autre corps.
! A$% @0#3$% B .......9 : elles %?$C$#3$'+ sans ........ entre les
corps.
Remarque : certaines forces portent des noms spécifiques selon leur origine. Retrouve le nom
7$ 3$% @0#3$% 8#D3$ B )?$C$#3"3$ 7$ )* 6*8$ suivante.
141 Sources images : http://www.commentfaiton.com/fiche/voir/357460/ et http://fr.123rf.com/photo_13099123_aimant-avec-tas-de-clous-sur-fond-plastique-leger.html consultés le 05/05/2018
contact contact
contactdistance
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Image Corps qui exerce la
force
Corps qui subit la force
Type de force
Effet de la force
!""#$%&&'()*(+,-$".-+)/0-&#!0"01$"0/21304"+.55+1+61#5,$".74+18.*+1/(,$+
!""#%&&$/.+6/+946.0()'(&+/050:.+1+"16,"4(+
!""#$%&&'();.2.#+*.,)0(:&;.2.&<0"+4(=!>*(,45.74+
!""#%&&'()?@A(')/0-&#!0"0=?ABCC?@A=,.-,6"1,8+/1",$1*+1/504$1$4(1'06*1#5,$".74+15+:+()!"-5
!""#$%&&'();.2.#+*.,)0(:&;.2.&D0.5.+(
!""#%&&-,"!$'0(+4(0#+)*.:.3+5)3+&6+;"06@)!"-
!""#%&&+",.6EB);++35>)/0-&+,/4"+5+/"(0$",".74+)!"-5
M a i n bouteille contact déformationpermanente
v e n t éolienne contact mouvement
e a u roue contact mouvement
aimant clou à distance mouvement
v e n t voile contact déformation etmise en mouvement
La Terre pomme à distance mouvement
électricitéstatique
cheveux à distance déformationet mise en mouvement
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5. 2"#.(" ,-./" $&(0"
1. Le dynamomètre A?"'%+#&<$'+ 7$ <$%&#$ 7$ )?"'+$'%"+( 7$ )* @0#3$ $%+ )$ ........E 4*%( %&#
)?*))0'8$<$'+ 7& #$%%0#+9 A?&'"+( 7$ <$%&#$ 7?&'$ @0#3$ $%+ )$ newton (N). Un newton est
)?"'+$'%"+( 7$ )* @0#3$ *2$3 )*,&$))$ )* +$##$ *++"#$ &' 30#6% 7?$'2"#0' FGG 8#*<<$%H8I9
Lis le texte et légende le schéma du dynamomètre : A$ 7J'*<0<1+#$ $%+ 30'%+"+&( 7?&' #$%%0#+ 6*#@*"+$<$'+ ()*%+",&$ 6#0)0'8( 7?&'$ +"8$ H)$ 6"%+0'I
B )?$C+#(<"+( 7$ )*,&$))$ %$ +#0&2$ &' 3#03K$+ 0L %0'+ *++*3K(% )$% 04M$+% 70'+ 0' 2$&+ <$%&#$# )$%
forces. Le dispositif est enfermé dans un boitier en plastique transparent, sur lequel se trouve une
échelle de graduation. Le dynamomètre doit être attaché à un support grâce au mousqueton.
Schéma142 : Légende :
1) .............99 2) .............99 3) .............99 4) .............99 5) .............99
50&# )"#$ 30##$3+$<$'+ )?"'+$'%"+( 7?&'$ @0#3$ %&# )$ 7J'*<0<1+#$E ") $%+ $%%$'+"$) ,&$ tu te places
4"$' $' @*3$ 7$ )?$'7#0"+ 0L )$ 6"%+0' %?$%+ %+*4")"%( *6#1% *20"# *33#03K( +0' 04M$+9
:*"% (8*)$<$'+ *++$'+"0' B )* 8#*7&*+"0' ,&" 6$&+ 3K*'8$# 7?&' 7J'*<0<1+#$ B )?*&+#$143.
142 Source : http://www.lecompendium.com/dossier_meca_01_dynamometres_ou_pesons_a_ressort/dynamometres.htm consulté le 07/05/2018 143 Source image : http://www.lecompendium.com/dossier_meca_01_dynamometres_ou_pesons_a_ressort/dynamometres.htm consulté le
05/05/2018
dynamomètre
attacheressortgraduationbarrecrochet
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Le sais-tu ?
! A* @0#3$ 7?&' 70"8+ %&# )$ 60&%%0"# 7?&' %+J)0 B 4"))$ $%+ 7?$'2"#0' F N9
! A* @0#3$ 7?&' 6"$7 %&# )* 6(7*)$ 7?&'$ 4"3J3)$++$ $%+ 7?$'2"#0' FGG N9 ! A* @0#3$ 7?&'$ #*,&$++$ 7$ +$''"% %&# &'$ 4*))$ $%+ 7?$'2"#0' FGGG N9 ! A* @0#3$ '(3$%%*"#$ *& 7(30))*8$ 7?&' K()"306+1#$ $%+ 7?$'2"#0' FO GGG N9 ! La force néce%%*"#$ *& 7(30))*8$ 7?&'$ @&%($ $%+ 7?$'2"#0' FF GGG GGG N9
6. !"# 3 0*(*0%4(1#%15."# ,-./" $&(0"
A$% 3*#*3+(#"%+",&$% 7?&'$ @0#3$ %0'+ :
! ....... : ........................................................................................................
! ....... : ........................................................................................................
Sa direction horizontale, verticale ou oblique
son sens vers le haut, le bas, la gauche, la droite
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! ....... : ........................................................................................................
! ....... : ........................................................................................................
Attention : ne pas confondre sens et direction, dans ce cas-ci les forces ont même direction,
mais sont de sens opposés.
son point d'application : l'endroit où agit la force
Son intensité c'est la "valeur" de la force
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7. La repr4#"/%*%1&/ ,-./" $&(0"
P'$ @0#3$ $%+ #$6#(%$'+($ 6*# &' .....9.. . Q' %J<40)"%$#* 3$ ...9.. %0&% )*
forme :..9 . On peut déterminer les caractéristiques des forces à partir de cette
symbolisation
Exemple :144
Echelle : 1cm "15N
Intensité Sens Direction 50"'+ 7?*66)"3*+"0'
N.B. : Q' 6*#)$#* 7$ .. 60&# &' 2$3+$	
Q' 6*#)$#* 7$ .. 60&# &'$ "'+$'%"+(
;C$<6)$ )$ 2$3+$&# .. * &'$ "'+$'%"+( 7$ ...99 9
Le joueur frappe dans la balle avec une intensité de 1200 N. Représente cette force :145
Echelle - .....
144 Source image : http://www.bernon.fr/index.php?page=temps-mouvement-et-forces consulté le 09/09/2016 145 Source image : http://www.station-c.com/sport/tennis/ consulté le 09/09/2016
vecteur vecteur-->F
45 N(2,5 cm)
vers le haut et vers la droite oblique Pied - ballon
F-->
N
F-->
45 N
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8. Exercices
Image 1 Effet(s) et caractéristiques de la force
Source : http://www.enseignons.be/upload/secondaire/physique/13-08-07contatenage.pdf
Quick tir$ B )?*#39 >&$) $@@$+ %&4"+ )?*#3 ?
...................9
A?*#3 %&4"+ &'$ .............99
Représente la force exercée par Quick sur la corde de
)?*#39 R$++$ @0#3$ 2*&+ SGG N9
Quel est :
A$ 60"'+ 7?*66)"3*+"0' - ............
La direction - ..............9
Le sens - .............
A?"'+$'%"+( : .............
Echelle choisie : ............
Image 2 Effet(s) et caractéristiques de la force
Source : https://www.pinterest.com/amandadonker101/kleurplaten-minions/
Kevin tire les lunettes de Bob. Quel effet subit les
lunettes de Bob ? .............
....................99
Représente la force exercée par Bob sur les lunettes
de Kevin. Cette force vaut 230 N.
Quel est :
A$ 60"'+ 7?*66)"3*+"0' - ............
La direction - ..............9
Le sens - .............
A?"'+$'%"+( : .............
Echelle choisie : ............
déformation temporaire
Main - corde de l'arc
verticale
vers le bas (il tire vers le bas)
500 N
déformation temporaire
mains - lunettes
horizontalevers la droite (il tire sur les lunettes vers la droite)
230 N
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9. !" 6(1/016" ,-*0%1&/ (4016(&5." (= le principe ,-*0%1&/-réaction)
1. Introduction Voici une photo146 de Rayan se trouvant sur un skateboard. Rayan pousse sur le mur.
>&$))$ $%+ )?action de Rayan sur le mur ?
............................
Que se passe-t-il en réaction à cette action ?
............................
Quelle explication peux-tu donner à cette réaction ?
............................
............................
Complète le tableau suivant :
Force
Action : Réaction :
50"'+ 7?*66)"3*+"0' 7$ )* @0#3$
Direction de la force
Sens de la force
Effet de la force
2. !-1/%"/#1%4 ,"# $&(0"# (4016(&5."# Nous venons de mettre en évidence la présence de deux forces - )?*3+"0' $+ )* #(*3+"0'9 50&#
60&20"# +#*3$# 3$% 7$&C @0#3$% %&# )?"<*8$E ") '0&% <*',&$ &'$ "'@0#<*+"0' - )?"'+$'%"+( 7$ 3$%
forces. Mais que veut-elle ? Pour répondre à cette question, prenons deux dynamomètres
*33#03K(% +0&% 7$&C )?&' B )?*&+#$9 :"C0'% )$ 7J'*<0<1+#$ 7$ 8*&3K$ B &' %+*+"@ $+ +"#0'% %&#
3$)&" 7$ 7#0"+$9 >&?04%$#2$%-tu = .........................9
146 Source image : N. Degosserie, M-R9 T0'7$)$+ U V ;%%$'+"* W$ %3"$'3$% 7$ 4*%$ - 3*K"$# 7?*3+"2"+(% - 4"0)08"$E 3K"<"$E 6KJ%",&$ X U Y#&C$))$% UPlantyn ; 2014 ; pages 46-54.
il exerce une force sur le mur
le mur exerce une force sur Rayan
déformation temporaire mise en mouvement
vers la droite vers la gauche
horizontale horizontale
Main - mur Mur - corps entier
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Conclusion : .................................
......................................
3. Isaac Newton 7 +-*0%1&/ "#% +* (4*0%1&/ Isaac Newton (1642 Z F[W[I (20,&$ )?*3+"0' $+ )* #(*3+"0' 7*'% %0' )"2#$ "'+"+&)( V Les principes
mathématiques de la philosophie naturelle ». Surligne dans le texte les caractéristiques de ces
deux forces :
4. Enoncé du principe d-*0%1&/-réaction /" &' 30#6% \ $C$#3$ &'$ @0#3$ H)?*3+"0'I %&# &' *&+#$ 30#6% YE *)0#% 3$ 7$#'"$# 30#6% Y $C$#3$
simultanément une force (la réaction) sur le premier corps A. Ces deux forces sont :
- ................9999999
- ................99999..
- ................9999999
- ................9999999
Exemples147:
147 Sources images : https://www.flightsim-corner.com/aller-plus-loin/737-800/theorie-reacteur-apu-b737-800/et http://philippe.boeuf.pagesperso-orange.fr/robert/physique/fusee.htm consulté le 05/05/2018
de même directionsde sens opposésde points d'applications différentsde même intensités
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5. Exercices sur les forces réciproques
,F Représente les forces agissant lorsque Jean (J) rebondit sur un trampoline (T) et complète
le tableau)
Représente les forces agissant lorsque Bolt (B) court sur une piste (P) et complète le tableau.
Force ACTION :
REACTION :
Point ,-*66+10*%1&/
Sens
Direction
Effet
Source : https://www.bellicon.com/int_fr/bienfaits/sante/allergies
Force ACTION :
REACTION :
Point ,-*66+10*%1&/
Sens
Direction
Effet
Source : http://sante.lefigaro.fr/actualite/2012/08/09/18778-grandes-similitudes-entre-usain-bolt-guepard
Jean trampoline
pieds - trampoline trampoline - corps
vers le bas vers le haut
verticale verticale
déformation temporaire
mise en mouvement
Bolt piste
pied - piste piste - corps
vers la droite et vers le bas
vers la gaucheet vers le haut
oblique oblique
déformation temporaire
mise en mouvement
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10. Différence entre poids et masse
1. Masse et poids P0"7% 7?&' 30#6%
]*%%$ 7?&' 30#6%
F9 A$ 60"7% $%+ ............999999999999
..................9999999999999
..................999999999999..
..................999999999999999
W9 A$ 60"7% .......99 %&"2*'+ )$ )"$& 0L %$
trouve le corps.
O9 A$ 60"7% %$ <$%&#$ B )?*"7$ .........999
..................999999999999999
^9 A?&'"+( 7& 60"7% $%+ )$
..................999
5. Symbole du poids - ..9
1. L* <*%%$ $%+ ...........9999999999999999999
..................9999999999999999
..................999999999999999
..................999999999999999
W9 A* <*%%$ .......99 %&"2*'+ )$ )"$& 0L %$
trouve le corps.
O9 A* <*%%$ %$ <$%&#$ B )?*"7$ .........99
..................9999999999999
^9 A?&'"+( 7$ )* <*%%$ $%+ )$
..................999
5. Symbole de la masse - ..9
8+.# ./ 0&(6# "#% 4+&19/4 ,. 0"/%(" ,-./ *#%(": *. ;&1/# 1+ "#% *%%1(4 6*( 0"+.1-ci !
A$% @*3+$&#% ,&" "'@)&$'3$'+ 7"#$3+$<$'+ )$ 60"7% 7?&' 30#6s sont :
......9.....99E .......9....99 $+ .............
2. La force de pesanteur " La pesanteur : ...99...........................9
.....................................9.99
" !-*6"#*/%".(148 - ...99..........................
.....................................9.99
148 Sources image : http://www.reponseatout.com/insolite/drole/iss-recit-astronaute-qui-a-manque-se-noyer-casque-a1010740 et https://www.bluewin.ch/fr/infos/science/2015/09/23/premier-vol-suisse-en-apesanteur.html consultés le 09/09/2016
la FORCE résultant de la
pesanteur sur un corps
varie
d'un dynamomètre
le newton (N)
P
la quantité de matière d'un corps
ne varie pas
d'une balance
kilogramme (kg)
m
la latitude l'altitude l'astre sur lequel se trouve le corps
force exercée par un astre (ex: la Terre) sur les objets à proximité
ou IMPESANTEUR, est l'absence de pesanteur
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3. Exercices 1ère partie ! Quelles sont les caractéristiques de la force de pesanteur sur terre ?
.....................................
.....................................
! En créant le vide dans une cloche sur Terre, suis-je en apesanteur ? Pourquoi ?
...................................99.
! Complète par < , > ou =
A* <*%%$ 7?&' *%+#0'*&+$ %&# )* !$##$ A* <*%%$ 7?&' *%+#0'*&+$ %&# )* A&'$
A$ 60"7% 7?&' *%+#0'*&+$ %&# )* !$##$ A$ 60"7% 7?&' *%+#0'*&+$ %&# )* A&'$
La force de pesanteur sur la Terre
La force de pesanteur sur la Lune
! <&;;"/% #"(* %* ;*##" = +-45.*%".( (justifie) ? ...............9
.....................................
.....................................
! Comment sera ton poids aux pôles (justifie) ? ...............9
.....................................
.....................................
! <&;;"/% #"(* %* ;*##" = '&(, ,-./" /*)"%%" #6*%1*+" (justifie) ? ........
.....................................
.....................................
! Comment sera %&/ 6&1,# = '&(, ,-./" /*)"%%" #6*%1*+" (justifie) ? .....9..
.....................................
.....................................
! Pourquoi la fusée Ariane décolle-t-elle de Kourou en Guyane ? .......
.....................................
.....................................
direction : verticale, sens : vers le bas, point d'application : au centre de l'objet
intensité sur la Terre --> 9,81 N/kg ( on utilise plus régulièrement 10 N/kg)
non car la gravité est toujours présente
=
>
>
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4. La relation poids-masse Nous avons déjà vu que le poids varie en fonction du lieu alors que la masse ne varie pas.
A0#%,&$ )?0' #$%+$ 7*'% &'$ <_<$ #(8"0'E '" )* <*%%$ '" )$ 60"7% '$ 2*#"$'+E 0' 6$&+ *)0#%
déterminer une constante entre eux :
! Sur la Terre : PT = 10 . m # m =
! Sur la Lune : PL = 1,6 . m # m =
5. Exercices 2ème partie a) >&$) $%+ )$ 60"7% %&# !$##$ 7?&'$ 6$#%0''$ 70'+ )* <*%%$ $%+ 7$ [S `8 ?
.......9...............................
b) >&$))$ $%+ )* <*%%$ 7?&' 04Met qui a un poids de 320 N sur la lune ?
......................................
c) Et toi ? Quelle est ta masse = .........................
Quel est ton poids terrestre = ...........................9
Quel est ton poids lunaire = ...........................999
d) A* @0#3$ 7$ 6$%*'+$&# %?$C$#a*'+ %&# &' 30#6% %&# )* +$##$ $%+ bS N9 >&$)% %0'+ %* <*%%$ $+ %0'60"7% H7?*40#7 %&# !$##$ $+ 6&"% %&# )* A&'$I ?
......................................999
......................................999
......................................999
11. Exercices de synthèse
1. Le dynamomètre à bagage149
149 Source : CE1D sciences 2016
P / 10P / 1,6
P = 10 . m = 10 . 75 = 750 N
m = P / 1,6 = 320 / 1,6 = 196 kg
poids
N
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! DONNE +* )*+".( "% +-./1%4 ,. 6&1,# ," 0"%%" )*+1#" ," >? @9 : .........
! A-./ 6&1/% ," )." #01"/%1$15.": 0"# ,".B ,&0.;"/%# 6(4#"/%"/% ,"# "((".(# : - ENTOURE une erreur dans chaque document.
- CORRIGE ces deux erreurs sur les documents
2. !-C&;;" $.#4"150
REPRÉSENTE, ci-,"##&.#: +"# $&(0"# 5.1 *91##"/% "/%(" +* 6&;6" D8E "% +-"*. 4F"0%4" DGEH
ÉCRIS le nom du principe physique mis en évidence dans cette situation : .......9
150 Source : CE1D sciences 2017
100 N
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12. I +* $1/ ," 0" 0C*61%(" %. ,&1# J%(" 0*6*'+" ," K
Savoir :
! Connaître le classement 7$% $@@$+% 7?&'$ @0#3$%
! R0''*c+#$ )$% ^ 3*#*3+(#"%+",&$% 7?&'$ @0#3$
! R0''*c+#$ )?"'%+#&<$'+ 7$ <$%&#$ 7$% @0#3$%E %0' @0'3+"0''$<$'+ $+ )$ %3K(<* ! Connaître le principe 7?*3+"0'%-réciproques(action-réaction)
! Savoir comparer la masse et le poids
! R0''*c+#$ )$% @*3+$&#% "'@)&$'a*'+ )$ 60"7% 7?&' 30#6%
! Connaître les formules de la masse et du poids sur la Terre et sur a Lune
! Connaître les unités de la force, du poids, de la masse,
! Définir :
- Force - Masse Z Poids - Un newton - Pesanteur - Apesanteur
Savoir-faire :
! T$30''*c+#$ )$ 6#07&3+$&# 7$ )* @0#3$ $+ )$ +J6$ 7?$@@$+
! d'7",&$# )$ 60"7% 7?&'$ 6$#%0''$ %&# +$##$ $+ %&# )* )&'$ $' 30''*"%%*'+ %* <*%%$ H$+inversement)
! Indi,&$# )$% 3*#*3+(#"%+",&$% 7?&'$ @0#3$
! Tracer un vecteur représentant une force et le nommer correctement
! Répondre à des questions sur masse Z poids Z force de pesanteur Z apesanteur
! Réinvestir ses connaissances dans des situations nouvelles