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Première série S
Programme de 2000-2011

Avertissement : il ne s'agit pas d'un cours mais d'une vue synthétique des connaissances.

II - Force, travail, énergie

1. Mouvement d'un solide

trajectoire et vecteur vitesse d'une solide

formule de la vitesse

Δt est l'intervalle de temps entre deux positions successives du solide.

2. Force s'exerçant sur un solide

2.1 Schéma de situation

Un pied frappe une balle de football

2.2 Diagramme objet-interactions

Diagramme objet-interactions du pied qui frappe la balle posée sur le sol

2.3 Inventaire des forces

Chaque interaction est à l'origine d'une force

  1. Interaction avec la Terre : poids Vecteur P ; vertical vers le bas
  2. Interaction avec le sol : réaction vecteur R ; vers le haut
  3. Interaction avec le pied :force de frappe vecteur F; dans la direction de la frappe

2.4 Représentation des forces

On les représente en un point symbolisant l'objet

Représentation des trois forces

3. Les trois lois fondamentales de la mécanique

ou les trois lois de Newton

3.1 Loi 1 - le principe d'inertie

Dans un référentiel galiléen

Formule si somme des forces égale zéro alors vitesse constante

Si la somme des forces appliquées au système est nulle alors la vitesse du système est constante.

3.2 Introduction à la loi 2 - relation fondametale de la dynamique

Dans un référentiel galiléen, si la somme des forces appliquées au système n'est pas nulle, alors à chaque instant la somme des forces est collinaire (même direction et même sens) à la variation de vitesse.

Seconde loi de Newton variation de vitesse

Relevé graphique de la variation de vitesse

La variation de vitesse au point 4 se construit selon la somme vectorielle : vecteur variation de vitesse

3.3 Loi 3 - principe des actions réciproques

Si la Terre applique une force vecteur P à la bille, alors la bille applique une force vecteur moins P à la Terre.

Interaction de la Terre sur la balle.

Interaction de la Terre sur la balleSchéma de situation de la l'interaction de la Terre sur la balle

Interaction de la balle sur la Terre

Interaction de la balle sur la TerreSchéma de situation de l'interaction de la balle sur la Terre

4. Travail d'une force

Une force déplace un chariot

Formule du travail d'une force

5. Travail et énergie cinétique

Energie cinétique

Formule de l'énergie cinétique

Formule utile :

Formule convertir des kilomètre par heure en mètres par seconde

Le travail est un mode de transfert d'énergie entre le système et le milieu extérieur

Diagramme des échanges d'énergie

Exemple du shoot dans le balon.

Formule variation d'énergie cinétique égale somme des travaux des forces extérieures

6. Travail du poids et énergie potentielle de pesanteur.

Le travail du poids peut-être considéré comme une énergie potentielle de pesanteur propre à l'objet.

L'objet monte, il aquiert de l'énergie potentielle de pesanteur.

L'objet descend, il perd de l'énergie potentielle de pesanteur.

Finalement

Schéma d'une balle en chute libre pour illustrer l'énergie potentielle de pesanteur

Formule de la variation de l'énergie potentielle de pesanteur

Energie potentielle de pensateur à une altitude donnée

Formule de l'énergie potentielle à une altitude z

Le diagramme des énergies est modifié

inclusion de Epp dans le diagramme des énergies

7. Energie interne U

C'est de l'énergie stockée par le système autrement que sous forme d'Ec ou d'Epp.

La variation d'énergie interne peut-être due à un travail d'une force

Variation d'énergie interne arc archer

ou à un transfert thermique

Variation d'énergie interne chauffage de l'eau

ou à un rayonnement.

8. Ne pas oublier

 

 
© Claude Divoux, mars 2011