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TP de Physique 9 Chapitre n°6 (Forces et principe d"inertie)

LE PRINCIPE D"INERTIE

Objectifs : introduire, énoncer et comprendre le principe d"inertie

INTRODUCTION :

? Historiquement, deux grandes théories se sont opposées quant aux relations entre forces et

mouvements :

- Selon le Grec Aristote (384-322 av. JC) : un corps est en mouvement rectiligne uniforme à

condition qu"une force s"exerce sur lui, afin d"entretenir ce mouvement.

- Selon l"Italien Galilée (1564-1642) : il n"est pas nécessaire d"exercer une force pour maintenir le

mouvement rectiligne uniforme d"un corps. ? A priori, avec laquelle de ces deux conceptions êtes-vous d"accord ?

? Le but de ce TP est de déterminer expérimentalement lequel de ces deux éminents scientifiques

avait raison ! I. PEUT-IL Y AVOIR MOUVEMENT SANS FORCE ? EXEMPLE DU CURLING...

Le curling est un sport d"équipe qui se pratique sur une patinoire. Il consiste à faire glisser des palets

en pierre munis d"une poignée, et à faire en sorte qu"ils s"arrêtent le plus près possible de la cible

dessinée sur la glace. Deux phases du jeu sont représentées ci-dessous :

Phase (1) : Le joueur pousse le palet devant

lui, en suivant une trajectoire rectiligne dans le référentiel de la patinoire. Phase (2) : Le joueur lâche le palet, qui poursuit sa course vers la cible.

? Observez l"extrait filmé d"une compétition de curling puis répondez aux questions suivantes.

On s"intéresse au mouvement du palet.

a. Précisez le système dont on étudie le mouvement et justifiez ce choix. b. Dans quel référentiel étudie-t-on son mouvement ? I.1. Avant le lancer : Le palet est posé sur la glace. a. A quelles forces est-il soumis ?

b. Le palet étant immobile par rapport au sol, que peut-on dire de la valeur, la direction et le sens de

ces forces ?

c. Représenter sur un schéma le palet posé sur la glace et les forces qui s"exercent sur lui.

d. Conclure

I.2. Pendant le lancer (phase (1)) :

a. Quelle est la nature du mouvement du palet pendant le lancer ? b. A quelles forces le palet est-il soumis ? c. Faites un schéma du palet et des forces qui s"exercent sur lui dans la phase (1). d. Les forces qui s"exercent sur le palet se compensent-elles ?

Palet autoporté

piste

I.3. Phase (2) :

a. Quelle semble être la nature du mouvement du palet dans le référentiel de la patinoire ? b. Pourquoi le palet finit-il par s"immobiliser ? c. A quelles forces le palet est-il soumis ? d. Faire un schéma du palet et des forces qui s"exercent sur lui dans la phase (2). e. Quel serait le mouvement du palet en absence de tout frottement sur la glace ? f. Conclure

g. Quel dispositif pourrait-on utiliser pour modéliser le palet en mouvement sans frottement sur la

glace, et ainsi déterminer expérimentalement la nature de ce mouvement dans un référentiel

terrestre? II. MODÉLISATION DU MOUVEMENT DU PALET SUR LA GLACE À L"AIDE D"UN

MOBILE AUTOPORTEUR

a. Indiquez le système dont on étudie le mouvement, et le référentiel choisi. On donne une impulsion au mobile afin de le mettre en mouvement sur une table horizontale. b. Analysez l"enregistrement de la trajectoire du centre du mobile : que constatez-vous ? c. Complétez le tableau suivant :

Nature du mouvement Bilan des forces Conclusion

Avant de donner une

impulsion au mobile

Après avoir donné une

impulsion au mobile

Mais s"agit-il des deux seules possibilités ?

On dispose d"une table de verre, horizontale et d"un palet mobile sur coussin d"air. Sous la table a été collée une bande annulaire simulant un virage conformément à la figure ci-contre. Le test consiste à lancer à la main le palet et à tenter de lui faire parcourir la piste après l"avoir lâché et cela sans qu"il touche l"un des bords courbes de la piste. d. Pouvez-vous y parvenir sans autre matériel?

CONCLUSION :

Un corps soumis à des forces .................................... (ou .................... ..................)

est soit ............... ... soit .................................................. III. ÉNONCÉ HISTORIQUE DU PRINCIPE D"INERTIE Sir Isaac NEWTON(1642-1727) formula en 1686 le principe d"inertie (ou 1ère loi de Newton) : "Tout corps persévère dans l"état de repos ou de mouvement uniforme en ligne droite dans lequel il se trouve, à moins que quelque force n"agisse sur lui, et ne le contraigne à changer d"état." Isaac Newton, Principes mathématiques de la philosophique naturelle (1686.)

a. Que signifie le terme " persévérer dans l"état de repos » ? Que peut-on dire du mouvement d"un

corps dans cet état ?

b. D"après les résultats du TP, un corps au repos ou en " mouvement uniforme en ligne droite » peut-

il être soumis à des forces ? A quelle condition ?

IV. CONCLUSION DU TP

a. Retour à l"introduction : finalement, qui de Galilée ou d"Aristote avait raison ? b. Votre réponse à la question I. 3. e. est-elle en accord avec le principe d"inertie ?

c. A quoi peut bien servir le balayage vigoureux que les joueurs effectuent devant le palet de curling

en mouvement ?quotesdbs_dbs2.pdfusesText_2