TP 11_Approche des lois de Newton_correction - Enseignement ...

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CORRECTION. I. La première loi de Newton. Système {mobile autoporteur}. Référentiel terrestre supposé galiléen. • Enoncé du Principe d'inertie vu en seconde ...
CORRECTION / TP Terminale 11

APPROCHE DES LOIS DE NEWTON : CORRECTION

I. La première loi de Newton. Système {mobile autoporteur} •

Référentiel terrestre supposé galiléen

Enoncé du Principe d’inertie vu en seconde :

Tout corps persévère dans son état de repos ou de mouvement rectiligne s’il est soumis à des forces qui se compensent. Et réciproquement. ∑

Vectoriellement : •

= 0

Etude des forces : - force d’attraction gravitationnelle = poids - force du souffle

(point d’application centre de gravité ; direction verticale ; sens vers le centre de la Terre) ;

(direction orthogonale au support ; sens vers le haut) ;

G

Les forces agissent verticalement. Or, le mobile n’a aucun mouvement vertical donc les forces qui ∑ = + =0 s’exercent sur le système se compensent : •

Etude des vitesses :

=

=







Au point 12 : v G12 =

Représentation des vecteurs :

,!

= "×!$.&$' = 38 cm.s-1

Au point 4 : vG4 = (

(

".)

=

,!×&$'* $,&"

On utilise la proportionnalité avec l’échel1e { 1 cm

= 38 cm.s-1 10 cm.s-1 }.

Les vitesses ont toutes même direction (tangente à la trajectoire), même sens (celui de mouvement) et même intensité. Le vecteur vitesse reste donc constant : SOIT ∆ = 0 •

Conclusion :

Le mouvement du mobile autoporteur est en accord avec l’énoncé du principe d’inertie de seconde : le système est soumis à des forces qui se compensent et il lui suit bien un mouvement rectiligne uniforme. Dans un référentiel galiléen :



= 0 ∆

=0

CORRECTION / TP Terminale 11

II. La deuxième loi de Newton. L’enregistrement

:

Système {mobile autoporteur} •

Référentiel terrestre supposé galiléen

Etude des forces : - force d’attraction gravitationnelle = poids - force du souffle

(point d’application centre de gravité ; direction verticale ; sens vers le centre de la Terre) ;

(direction orthogonale au support ; sens vers le haut) ;

G

1

Les forces ne se compensent pas, on peut alors représenter la résultante (= la somme).



Etude des vitesses :

=

=







",&

Au point 4 : vG4 =

= "×!$.&$' = 18 cm.s-1

Au point 6 : vG4 =

= "×!$.&$' = 21 cm.s-1

Au point 12 : vG4 =

= "×!$.&$' = 31 cm.s-1

Au point 14 : v G12 =

Représentation des vecteurs

",+

origine : le point considéré direction : tangent à la trajectoire sens : celui du mouvement longueur : On utilise l’échel1e : { 1 cm 10 cm.s-1 } sur l’enregistrement

,!

(

(

".)

=

,!×&$'* $,&"

= 34 cm.s-1

On observe que la vitesse varie, on peut alors représenter sa variation : (par construction uniquement !) ∆ v- + = v-! − v-



∆ v-&/ = v-& − v-&"

Voir enregistrement

Conclusion :

Lorsque la somme des forces est non nulle ( ∑

nulle ( ∆

≠ 0 ).

≠ 0 ), la variation du vecteur vitesse est non

De plus, on constate que la résultante des forces et la variation du vecteur vitesse ont même direction et même sens.

CORRECTION / TP Terminale 11

L’enregistrement

:

Système {mobile autoporteur} •

Référentiel terrestre supposé galiléen

Etude des forces : - force d’attraction gravitationnelle = poids

(point d’application centre de gravité ; direction verticale ; sens vers le centre de la Terre) ;

(direction orthogonale au support ; sens vers le haut) ;

- force du souffle

- force du fil sur le mobile

234

G ∑



=

+

+

234

=

234

≠0

Etude des vitesses :

=

=







!,$

Au point 5 : vG4 =

= "×!$.&$' = 50 cm.s-1

Au point 7 : vG4 =

= "×!$.&$' = 50 cm.s-1

!,$

Représentation des vecteurs origine : le point considéré direction : tangent à la trajectoire sens : celui du mouvement longueur : On utilise l’échel1e : { 1 cm 10 cm.s-1 } sur l’enregistrement

On observe que la vitesse varie, on peut alors représenter sa variation : (par construction uniquement !) ∆ v-! = v-5 − v-+



Voir enregistrement

Conclusion :

nulle ( ∆

La somme des forces est non nulle ( ∑

≠ 0 ). Comme précédemment !

≠ 0 ) et la variation du vecteur vitesse est non

De plus, on constate de nouveau que la résultante des forces et la variation du vecteur vitesse ont même direction et même sens.

Enoncé de la deuxième loi de Newton : Dans un référentiel galiléen, si le vecteur vitesse du centre d’inertie d’un solide varie, la somme (ou résultante) vectorielle des forces extérieures Σ qui s’exercent sur le solide n’est pas nulle. La direction et le sens de la résultante des forces Σ , à un instant donné, sont ceux de la variation Δ8 du vecteur vitesse à cet instant.