interaction et force-modelisation - Site d'Aline CHAILLOU

INTERACTION ET FORCE - MODELISATION I- DIAGRAMME SYSTEME-INTERACTIONS
On appelle système un objet (matériel), une partie d'objet ou un ensemble
d'objets Interactions : quand un système A agit sur un système B, simultanément B
agit sur A ; on dit que A et B sont en interaction. L'action de A sur B est
notée A/B et l'action de B sur A est notée B/A.
Cet énoncé est applicable dans toutes les situations, c'est-à-dire quand
les systèmes sont au repos et aussi quand ils sont en mouvement.
Représentation
| |[pic] |
|Représentation d'un système | | | |[pic] |
|Représentation d'une interaction | |
|"de contact" | |
| |[pic] |
|Représentation d'une interaction "à| |
|distance" | | Une fois un système choisi, on ne s'intéresse qu'à ses interactions avec
les autres systèmes (systèmes extérieurs).
On représente ces interactions avec les autres systèmes sur le même schéma.
Ce schéma s'appelle le diagramme système-interactions. Pour bien distinguer
le système choisi des autres systèmes, on souligne son nom dans le
diagramme. ACTIVITE 1 : Première mise en ?uvre du modèle des interactions Vous disposez du matériel : support, élastique, pierre. Une pierre est
suspendue à un fil élastique. Elle est immobile.
|[pic] | |
| |Dans cette situation, chacun des objets de la situation|
| |étudiée peut-être pris comme système : la pierre, |
| |l'élastique, le support, la Terre. On choisit d'étudier|
| |le système pierre. Quels sont les systèmes qui sont en |
| |interaction avec ce système ? |
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| |Représenter le diagramme système-interactions |
Exercices : étude des interactions pour des situations variées Dans chacune des situations indiquer les systèmes qui sont en interactions
avec le système étudié puis construire le diagramme système-interactions
.Le mot souligné désigne l'objet correspondant au système considéré.
1. a) Un objet posé sur une table. b) Une table
sur laquelle est posé un objet. 2. La Terre, planète du Soleil et qui a elle-même un satellite naturel, la
Lune (on néglige les interactions mettant en jeu les autres corps).
3. Un cerf-volant tenu par un fil. 4. a) Un motard circulant à vive allure sur sa moto. b) Une
moto conduite à vive allure par un motard.
ACTIVITE 2 : Interactions lors d'un mouvement Lancer le médecine-ball à la verticale et le rattraper.
Repérer et noter le (ou les) moment(s) où vous exercez une action sur le
médecine-ball, préciser chaque fois dans quel sens s'exerce cette action
sur le médecine-ball. Repérer et décrire les différentes phases dans le mouvement du médecine-
ball (on se contente d'étudier le mouvement de son centre). Pour chacune
des phases, préciser comment varie la vitesse du médecine-ball.
Pour chacune des phases du mouvement faire le diagramme médecine-ball-
interactions dans le cas du lancer vertical.
Compléter le tableau
| |Phase 1 : pendant . . . . |Phase 2 : pendant . . . . |
| |. . . . . . |. . . . . . |
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|Diagramme | | |
|médecine-bal| | |
|l - | | |
|Interactions| | |
| | | |
| | | |
| | | |
|Comment | | |
|varie la | | |
|vitesse ? | | | | |Phase 3 : pendant . . . . |Phase 4 : pendant . . . . |
| |. . . . . . |. . . . . . |
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|Diagramme | | |
|médecine-bal| | |
|l - | | |
|Interactions| | |
| | | |
| | | |
|Comment | | |
|varie la | | |
|vitesse ? | | |
II- FORCE ET REPRESENTATION
Quand un système X est en interaction avec un système A, on appelle force
exercée par A sur X l'action de A sur X.
Pour représenter une force, on représente souvent le système sur lequel
elle s'exerce par son centre de gravité auquel on attribue la masse du
système.
On fait figurer ensuite la force exercée par A sur X par le représentant
d'un vecteur accompagné du symbole ci-contre et dont les caractéristiques
sont les suivantes :
- son origine est le point représentant le système ;
- sa direction et son sens sont ceux de la force ;
- sa longueur est proportionnelle à la valeur de la force.
La valeur de la force s'exprime en newton (symbole : N). Principe des actions réciproques Quand deux systèmes A et X sont en interaction, la force exercée par A sur
X et la force exercée par X sur A sont d'intensités égales et de sens
opposé.
Une interaction est modélisée par deux forces qui sont, pour toutes les
situations et dans tous les cas, d'intensités égales et de sens opposés.
Les vecteurs qui les représentent sont sur la même droite ; cette droite
dépend de la situation étudiée.
[pic]
Reprendre l'activité 1 et compléter le tableau
|Diagramme |Représentation des |Représentation des |Représentation des |
|pierre-interaction |forces modélisant |forces modélisant |forces qui |
| |l'interaction |l'interaction |s'exercent sur la |
| |pierre-terre. |pierre-élastique. |pierre |
| | | | |
| |pierre |élastique | |
| | | | |
| | | |pierre |
| |terre |pierre | |
| | | | |
Reprendre l'activité 2 et compléter le tableau
| |Faire la |Représenter les|Représenter le sens du|A votre avis, les|
|Phase du |liste des |forces qui |mouvement et rappeler |forces qui |
|mouvement|forces qui |s'exercent sur |la façon dont varie la|s'exercent sur le|
| |s'exercent |le |vitesse du |médecine-ball se |
| |sur le |médecine-ball |médecine-ball |compensent-elles |
| |médecine-ball|(représenté par| |? |
| | |un point et | | |
| | |noté M-B) | | |
| | | | | |
| | | | | |
|Lancer | |M-B | | |
| | | | | |
| | | | | |
| | | | | |
| | |M-B | | |
|Montée | | | | |
| | | | | |
| | | | | |
| | |M-B |