Chap. 15

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Chap. 15  Force et mouvement dans le sport.
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1) De laction mécanique à sa modélisation 1.1.
Quelles sont les actions mécaniques qui agissent
sur un système ?
Doc 1.  Exemple  le mouvement du ballon est
modifié par laction . Mais ce nest pas
la seule action mécanique .
du pied du footballeur.
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le ballon
Le système étudié est
Tout ce qui ne constitue pas
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Quelles sont toutes les actions mécaniques
exercée par lextérieur sur le ballon ?
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Quelles sont toutes les actions mécaniques
exercée par lextérieur sur le ballon ?
Les actions mécaniques à prendre en compte
Action de contact
Extérieur
Terre
?
?
Sol
Système étudié
le ballon
Pied
?
?
Doc. 2.
Air
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1.2. Modélisation des actions mécaniques
Une action mécanique est modélisée par
Une force est caractérisée par
On néglige maintenant les frottements et effet de
lair.
Remarque importante
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Activité 1  Refaire une étude similaire pour ce
voilier.
Poussée dArchimède
frottements
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2) Effet dune force sur le mouvement 2.1. Les
différents effets
Doc. 4  Effets dactions mécaniques 
Mise en mouvement
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2) Effet dune force sur le mouvement 2.1. Les
différents effets
Doc. 4  Effets dactions mécaniques 
Modification du mouvement (vitesse et/ou
trajectoire)
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2) Effet dune force sur le mouvement 2.1. Les
différents effets
Doc. 4  Effets dactions mécaniques 
Arrêt du mouvement
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2) Effet dune force sur le mouvement 2.1. Les
différents effets
Doc. 4  Effets dactions mécaniques 
Déformation
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2.2. Influence de la masse
Activité 2  Effet dune force sur le mouvement
dun système de masse différente. Des chiens de
traineau doivent tirer des attelages de masses
différentes. Quelle est linfluence dune
augmentation de la masse m de lattelage sur la
vitesse v atteinte sur une distance D ?
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• Pour modéliser cette situation, on a filmé le
  dispositif suivant sur un banc à coussin dair
• Le mobile peut glisser sur le banc à coussin
  dair sans frottements comme le traineau sur la
  glace.
• Quel est le système étudié, symbolisant
  lattelage ?
• Quel est le référentiel détude ?
• Quelles sont les forces  extérieures 
  sexerçant sur ce système ? Les représenter sans
  soucis déchelle.

Mobile
Terrestre
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(No Transcript)
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t x y v s m m m.s-1 0 0 0 0.04 0.004706 0.002353
0.1471 0.08 0.01176 0.002353 0.1765 0.12 0.01882
0.002353 0.2059 0.16 0.02824 0.002353 0.2647 0.2 0
.04 0.004706 0.3235 0.24 0.05412 0.004706 0.3824 0
.28 0.07059 0.004706 0.4412 0.32 0.08941 0.004706
0.5 0.36 0.1106 0.004706 0.5882 0.4 0.1365 0.00470
6 0.5882 0.44 0.1576 0.004706 0.6471 0.48 0.1882 0
.004706 0.7647 0.52 0.2188 0.004706 0.7941 0.56 0.
2518 0.004706 0.7941 0.6 0.2824 0.004706 0.8824 0.
64 0.3224 0.002353 0.9706 0.68 0.36 0 1.029 0.72 0
.4047 0.002353 1.088 0.76 0.4471 0.002353 1.118 0.
8 0.4941 0.002353 1.176 0.84 0.5412 0.002353 1.235
0.88 0.5929 0 1.294 0.92 0.6447 0 1.353 0.96 0.70
12 0 1.441 1 0.76 0 1.441 1.04 0.8165 0.002353 1.4
41 1.08 0.8753 0 1.441 1.12 0.9318 0 1.412 1.16 0.
9882 0.002353 1.471 1.2 1.049 0.002353 1.412 1.24
1.101 0
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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2) Principe dinertie
Activité 3
Lien vers fichier doc  La partie de pétanque de
Galilée .
La partie de pétanque... de Galilée ! Une boule
de pétanque finit toujours par s'arrêter.
Pourtant, en 1632, dans Dialogue sur les deux
grands systèmes du monde, galilée a expliqué
qu'un mouvement pourrait être éternel. Dans
quelles conditions un mouvement peut-il être
rectiligne uniforme ? Dans Dialogue sur les deux
grands systèmes du monde, GALILÉE utilise le
personnage de Salviati pour présenter ses propres
idées novatrices face à Simplicio qui défend les
idées plus traditionnelles de l'époque.
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Salviati. Dites-moi, supposez une surface plane,
polie comme un miroir, faite d'un matériau dur
comme l'acier, et qui ne soit pas parallèle à
l'horizon, mais légèrement inclinée. Vous posez
dessus une bille parfaitement sphérique, d'un
matériau lourd et très dur. Si vous lâchez la
bille, que croyez-vous qu'elle fera ? Pensez-vous
qu'elle restera immobile ? Simplicio. Je ne crois
pas qu'elle va rester immobile au contraire, je
suis sûr que spontanément elle ira dans le sens
de la pente. Salviati. Et jusqu'à quand la bille
roulera-t-elle ? Comment évoluera sa vitesse ?
Remarquez bien que je parle d'une bille
parfaitement ronde sur une surface parfaitement
lisse afin de négliger tous les obstacles
possibles et faire abstraction de la résistance
de l'air. Simplicio. J'ai compris. À votre
question, je réponds que cette bille continuera à
se déplacer à l'infini, pourvu que la surface
s'étende ainsi. Et son mouvement sera
continuellement accéléré.
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Salviati. Supposons maintenant qu'on veuille que
la bille remonte la pente. Le pourra-t-elle
? Simplicio. Pas spontanément elle n'ira vers
le haut que si on la lance, et son mouvement
ralentira.
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Salviati. Donc, vous avez décrit les mouvements
de la bille dans deux situations différentes
vous dites que sur le plan incliné vers le bas,
la vitesse de la bille augmente constamment
mais que sur le plan incliné vers le haut, sa
vitesse diminue... Alors dites-moi
qu'arriverait-il à la bille sur une surface
horizontale ? Simplicio. Ici il faut que je
réfléchisse. Puisqu'il n'y a pas de pente vers le
bas, il ne peut y avoir d'accélération, et,
puisqu'il n'y a pas de pente vers le haut, il ne
peut y avoir non plus de ralentissement. Il me
semble par conséquent que la bille devrait
naturellement rester arrêtée.
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Salviati. Je suis d'accord avec vous pourvu que
la bille soit posée à l'arrêt sur le plan. Mais
si on lui donnait de l'élan dans une certaine
direction sur cette surface horizontale, que se
produirait-il ? Simplicio. Elle irait dans cette
direction.
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Salviati. Mais comment serait son mouvement ?
Accéléré comme sur le plan incliné vers le bas,
ou bien ralenti comme sur le plan incliné vers le
haut ? Simplicio. Comme la surface n'est pas
inclinée, je ne vois aucune cause d'accélération
ni de ralentissement. Salviati. En effet, et donc
si rien ne cause l'accélération ou le
ralentissement de la bille, elle roulera à
vitesse constante. Mais alors, pendant combien de
temps estimez-vous qu'elle continuera à se
déplacer si elle ne ralentit pas ? Simplicio.
Aussi longtemps que durera cette surface qui ni
ne s'abaisse ni ne s'élève. Salviati. Par
conséquent, si la surface était infinie, le
mouvement serait éternel ? Simplicio. En effet,
c'est ce qu'il me semble.
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1. Selon Galilée, comment évoluera la vitesse
et quelle sera la trajectoire d'une boule lancée
sur une surface parfaitement horizontale et lisse
?
Le mouvement est alors
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2. D'après GALILÉE, que peut-on dire des forces
extérieures exercées sur une boule lancée sur un
plan horizontal ? Citer ces forces et en
proposer une schématisation.
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2. D'après GALILÉE, que peut-on dire des forces
extérieures exercées sur une boule lancée sur un
plan horizontal ? Citer ces forces et en
proposer une schématisation.
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2. D'après GALILÉE, que peut-on dire des forces
extérieures exercées sur une boule lancée sur un
plan horizontal ? Citer ces forces et en
proposer une schématisation.
Pour ce mouvement rectiligne et uniforme, les
forces extérieures se
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3. Pourquoi, dans la réalité, une boule lancée
sur un plan horizontal va-t-elle ralentir puis
s'arrêter ?
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3. Pourquoi, dans la réalité, une boule lancée
sur un plan horizontal va-t-elle ralentir puis
s'arrêter ?
Les forces extérieures se compensent-elles ?
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Les forces extérieures se compensent-elles ?
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Les forces extérieures se compensent-elles ?
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Les forces extérieures se compensent-elles ?
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Les forces extérieures se compensent-elles ?
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Les forces extérieures se compensent-elles ?
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Les forces extérieures se compensent-elles ?
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4. Enoncer le principe dinertie
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Activité 4  Le système étudié est-il immobile ou
en mouvement rectiligne et uniforme ? Les forces
se compensent-elles ?

Système étudié
Mouvement rectiligne ou immobilité
Forces se compensent
sauteur
Non, parabolique et accéléré.
Non
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Activité 4  Le système étudié est-il immobile ou
en mouvement rectiligne et uniforme ? Les forces
se compensent-elles ?

Système étudié
Mouvement rectiligne ou immobilité
Forces se compensent
Palet
Oui, rectiligne et uniforme.
Oui
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Activité 4  Le système étudié est-il immobile ou
en mouvement rectiligne et uniforme ? Les forces
se compensent-elles ?

Système étudié
Mouvement rectiligne ou immobilité
Forces se compensent
balle
Non, parabolique.
Non
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Activité 4  Le système étudié est-il immobile ou
en mouvement rectiligne et uniforme ? Les forces
se compensent-elles ?

Système étudié
Mouvement rectiligne ou immobilité
Forces se compensent
Alpiniste
Oui, immobilité.
Oui
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Activité 4  Le système étudié est-il immobile ou
en mouvement rectiligne et uniforme ? Les forces
se compensent-elles ?

Système étudié
Mouvement rectiligne ou immobilité
Forces se compensent
skieur
Oui, rectiligne et uniforme.
Oui
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Activité 4  Le système étudié est-il immobile ou
en mouvement rectiligne et uniforme ? Les forces
se compensent-elles ?

Système étudié
Mouvement rectiligne ou immobilité
Forces se compensent
voiture
Oui, immobilité.
Oui
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Activité 4  Le système étudié est-il immobile ou
en mouvement rectiligne et uniforme ? Les forces
se compensent-elles ?

Système étudié
Mouvement rectiligne ou immobilité
Forces se compensent
sonde
Oui, rectiligne et uniforme.
Oui car pas de force !
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Activité 5 Afin de mieux comprendre, observons
ces 2 personnages
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Afin de mieux comprendre, observons ces 2
personnages
Sport préféré
Sport préféré
La course à pied !
La chasse au Bip Bip !
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Analysons cette situation
STOP Que va-t-il se passer ?
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Pour modéliser les trajectoires de ces
personnages, réaliser la vidéo dune bille dont
la trajectoire leur sera comparable.
Une notice décrivant les principales fonctions
permettant de réaliser cette vidéo a été
distribuée.
Cette vidéo sera ensuite analysée avec le
logiciel  REGAVI  puis les résultats obtenus
seront traités avec le logiciel  REGRESSI .
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Pour modéliser les trajectoires de ces
personnages, réaliser la vidéo dune bille dont
la trajectoire leur sera comparable.
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• Choisir de représenter x f(t).
• Que constate-t-on ? Que peut-on dire de
  laccroissement Dx pendant un accroissement de
  temps Dt ? Que peut-on en déduire pour la vitesse
  vx selon laxe xx ? Qualifier le mouvement selon
  laxe xx dans le référentiel terrestre.
• Trouver la valeur de la vitesse vx selon laxe
  xx par une modélisation (cliquer sur longlet à
  gauche de lécran puis sur licône dans la
  fenêtre qui souvre.

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• Choisir de représenter maintenant y f(t).
• Que constate-t-on ? Que peut-on dire de
  laccroissement Dy pendant un accroissement de
  temps Dt (on distinguera deux cas) ? Que peut-on
  en déduire pour la vitesse vy selon laxe yy ?
  Qualifier le mouvement selon laxe yy dans le
  référentiel terrestre.

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IV. Etude des forces sexerçant sur cette
bille  En négligeant les frottements et les
actions de lair, représenter les forces sur le
schéma ci-contre sexerçant sur cette bille,
lorsquelle est en contact avec le rail, puis
lors de sa chute.
Lorsque cette bille est en contact avec le rail,
comment peut-on qualifier son mouvement ? Que
peut-on dire des forces qui sexercent sur ce
système bille dans le référentiel terrestre ?
Lorsque cette bille est entrain de chuter,
comment peut-on qualifier son mouvement ? Que
peut-on dire des forces qui sexercent sur ce
système bille dans le référentiel terrestre ?
Enoncé du principe dinertie
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Revenons à cette situation
STOP Que va-t-il se passer ?
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(No Transcript)