Mécanique

Les forces et les mouvements
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Les forces et les mouvements

1. Dans vos mots, décrivez ce qu’est une force.

Une force est une poussée ou une traction exercée sur un corps par un autre corps, qui peut modifier le mouvement ou la forme de ce corps. Une force est exercée soit par contact, soit à distance (forces gravitationnelle et électromagnétique).

2. Lorsqu’un objet subit une force, que peut-il lui arriver ?

Si l’objet est immobile, il peut être mis en mouvement. Si l’objet est en mouvement, son mouvement peut être modifié, c’est-à-dire qu’il peut changer de direction, voir sa vitesse varier ou encore être immobilisé. L’objet peut aussi être déformé : il peut être étiré, comprimé, tordu, plié, courbé ou déchiré.

3. Quelle est l’unité de mesure de la force ?

L’unité de mesure de la force est le newton (N).

4. Donnez un exemple de la vie courante où une force est mise en jeu et précisez le sens, la direction et le point d’application de cette force.

a. Une personne ouvre ou ferme un tiroir : le point d’application de la force est la poignée du tiroir, sa direction est l’axe du tiroir, et son sens est celui du mouvement du tiroir.

b. Une personne frappe une boule avec une queue de billard: le point d’application de la force est le point d’impact, sa direction et son sens sont ceux du mouvement de la queue de billard juste avant l’impact

c. Un objet est posé sur une table horizontale : la Terre exerce sur l’objet la force gravitationnelle (le poids) et la table, la force de contact. La direction de ces deux forces est verticale, le poids est dirigé vers le bas, la force de contact vers le haut. Le poids s’exerce au centre de gravité de l’objet, la force de contact s’exerce dans la zone de contact entre la table et l’objet.

d. Si une personne traîne cet objet sur la table, la table exerce maintenant une force de frottement de même direction que le mouvement, mais de sens opposé, et dont le point d’application est le même que celui de la force de contact.

5. Quels sont les différents types de forces fondamentales ?

Les différents types de forces fondamentales sont la force gravitationnelle, la force électromagnétique, et les forces nucléaires faible et forte.

6. Quelle est la manifestation la plus courante de la force gravitationnelle ? Donnez un exemple.

La manifestation la plus courante de la force gravitationnelle est le poids, par exemple l’attraction que la Terre exerce sur les objets qui se trouvent à sa surface.

7. Quel type de force compense la force gravitationnelle quand deux objets sont posés l’un sur l’autre ?

La force de contact, qui a pour origine la force électromagnétique.

8. Quel type de force fait en sorte qu’une boule de billard, une fois frappée par la queue, ralentira pour ensuite s’immobiliser?

La force de frottement.

9. Quel type de force correspond au choc d’un pied qui frappe un ballon ?

La force de contact.

1. Qu’est-ce que la force résultante?

La force résultante est la force qui correspond à la somme de toutes les forces appliquées sur un corps.

2. Dans quel cas la force résultante est-elle nulle ?

Quand les effets de toutes les forces se compensent les uns les autres, par exemple lorsque deux forces ont la même intensité, mais qu’elles sont de sens opposés.

3. Qu’arrive-t-il à un objet lorsque la force résultante est nulle ?

Cet objet est en équilibre: il demeure au repos s’il est immobile ou il poursuit son déplacement à vitesse constante s’il est déjà en mouvement.

4. Donnez un exemple de situation dans laquelle la force résultante est non nulle.

Lorsque deux personnes poussent sur le même côté d’un meuble avec une même intensité, lorsque deux personnes poussent sur les côtés opposés d’un meuble avec une intensité différente.

1. Qu’est-ce que la vitesse constante ?

La vitesse constante correspond à un mouvement qui ne connaît ni accélération ni décélération.

2. Pourquoi a-t-on recours au concept de vitesse moyenne pour décrire le mouvement d’un objet technique ?

Parce que la vitesse des systèmes technologiques n’est pas parfaitement constante : une telle vitesse est presque impossible à maintenir durant de longues périodes.

3. Quelle relation y a-t-il entre la vitesse, la distance et le temps ?

La vitesse (v) correspond au rapport entre la distance parcourue (d) par un corps et l’intervalle de temps (Δt) nécessaire pour parcourir cette distance :

v = d/Δt

4. Entre deux étages d’un centre commercial, un escalier roulant d’une longueur de 30 mètres fonctionne à une vitesse constante de 2,5 m/s. Combien de temps faut-il à une personne pour gravir un étage en prenant cet escalier ?

Δt = d/v = 20 m/2.5 m = 12 s.