Mouvement et interactions — Forces

Associer grandeurs et unités

Pour chaque phrase, coche la seule réponse juste.

1. 1.Une valeur de 25 N peut être…

   0.5 pt
   • la masse d’un sac de billes
   • le poids d’un sac de billes
   • l’intensité de pesanteur
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   le poids d’un sac de billes

   Le newton est l’unité d’une force ; le poids est une force, la masse s’exprime en kilogrammes.

2. 2.Dans $P=m\times g$, la lettre $g$ se mesure en…

   0.5 pt
   • N
   • kg
   • N·kg⁻¹
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   N·kg⁻¹

   Dans $P=m\times g$, un poids en newtons divisé par une masse en kilogrammes donne des newtons par kilogramme.

3. 3.Le poids d’un objet est appliqué…

   0.5 pt
   • au point de contact avec le sol
   • au centre de l’objet
   • au centre de la Terre
   Voir la correction

   au centre de l’objet

   Le poids, attraction exercée par la Terre, s’applique au centre de l’objet, quel que soit l’endroit où il est posé.

4. 4.La force exercée par un câble sur la benne qu’il soutient se note…

   0.5 pt
   • ${\vec{F}}_{\text{benne/caˆble}}$
   • ${\vec{F}}_{\text{caˆble/benne}}$
   • ${\vec{F}}_{\text{caˆble}}$
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   ${\vec{F}}_{\text{caˆble/benne}}$

   On écrit d’abord qui exerce la force, puis qui la subit : le câble agit sur la benne.

5. 5.Parmi ces relations, laquelle exprime l’attraction de Newton entre deux corps A et B ?

   0.5 pt
   • $F=G\times \frac{m_A\times m_B}{d}$
   • $F=G\times \frac{m_A\times m_B}{d^2}$
   • $F=G\times m_A\times m_B\times d^2$
   Voir la correction

   $F=G\times \frac{m_A\times m_B}{d^2}$

   La force est proportionnelle à chacune des deux masses et inversement proportionnelle au carré de la distance.

6. 6.Une boîte est posée, immobile, sur une étagère. Elle subit…

   0.5 pt
   • aucune force
   • une seule force, son poids
   • deux forces qui se compensent
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   deux forces qui se compensent

   Son poids et l’action de l’étagère : immobile ne veut pas dire sans force, mais forces de somme nulle.

7. 7.Un objet transporté sur le sol lunaire voit son poids…

   0.5 pt
   • inchangé
   • divisé par six environ
   • annulé
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   divisé par six environ

   La masse ne change pas, mais $g$ passe de 9,8 à 1,6 N·kg⁻¹ : le poids est divisé par environ 6.

8. 8.Un marteau frappe un clou. L’action du clou sur le marteau…

   0.5 pt
   • n’existe pas
   • est plus faible, car le clou est plus petit
   • a la même valeur que celle du marteau sur le clou
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   a la même valeur que celle du marteau sur le clou

   C’est le principe des actions réciproques : la taille du clou n’y change rien, les deux forces sont égales en valeur et opposées.

Connaître le vocabulaire

Complète le texte avec les mots de la banque. Deux mots ne servent pas.

1. 1.Pour étudier un chat endormi sur son coussin, on écrit d’abord que le étudié est le chat.

   0.5 pt
   Voir la correction

   système

   Le système est l’objet dont on étudie le mouvement ; on le choisit explicitement avant tout tracé.

2. 2.On le modélise par un  : on ne garde que sa position et sa masse.

   0.5 pt
   Voir la correction

   point

   Modéliser par un point revient à ignorer la forme du chat et sa rotation.

3. 3.Le coussin et la Terre appartiennent au milieu .

   0.5 pt
   Voir la correction

   extérieur

   Tout ce qui n’appartient pas au système forme le milieu extérieur, qui peut agir sur lui.

4. 4.Le coussin agit sur le chat par .

   0.5 pt
   Voir la correction

   contact

   Le coussin touche le chat : c’est une action de contact, la première à recenser.

5. 5.La Terre agit sur lui à  : c’est son poids.

   0.5 pt
   Voir la correction

   distance

   La Terre attire le chat sans le toucher : le poids est une action à distance, toujours présente.

6. 6.On mesure l’intensité de ces actions en .

   0.5 pt
   Voir la correction

   newtons

   Le newton (N) est l’unité de la valeur d’une force ; le kilogramme est celle de la masse.

7. 7.Le chat ne bouge pas : il est en .

   0.5 pt
   Voir la correction

   équilibre

   Un système qui reste immobile dans le référentiel d’étude est en équilibre.

8. 8.La somme des forces qu’il subit est donc nulle.

   0.5 pt
   Voir la correction

   vectorielle

   À l’équilibre, ce sont les vecteurs force qui s’additionnent et donnent une somme nulle.

9. 9.Le chat appuie à son tour sur le coussin : chat et coussin exercent l’un sur l’autre des actions .

   0.5 pt
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   réciproques

   Toute interaction met en jeu deux forces de même valeur et de sens opposés, exercées sur deux corps différents.

Connaître le vocabulaire

Relie chaque mot à sa définition par un trait, puis recopie la lettre dans la case.

• AAction d’un fil tendu sur l’objet accroché à son extrémité.
• BAttirance qu’exerce notre planète, sans contact, sur tout corps situé près d’elle.
• CAction vers le haut d’une table sur l’objet posé dessus.
• DAttraction mutuelle de deux corps, liée à leurs masses et à leur éloignement.
• EOrigine de la flèche tracée pour une action mécanique.

1. 1.Point d’application

   0.5 pt
   Voir la correction

   E

   Le point d’application est l’une des quatre caractéristiques d’une force : la flèche part de lui.

2. 2.Poids

   0.5 pt
   Voir la correction

   B

   Le poids est l’attraction exercée par la Terre : il agit à distance, sans contact.

3. 3.Force gravitationnelle

   0.5 pt
   Voir la correction

   D

   Deux corps quelconques s’attirent, d’autant plus qu’ils sont massifs et proches.

4. 4.Tension du fil

   0.5 pt
   Voir la correction

   A

   Un fil tendu agit au contact sur l’objet qui y est suspendu, vers le haut.

5. 5.Réaction du support

   0.5 pt
   Voir la correction

   C

   Une table agit au contact sur l’objet posé : vers le haut, elle compense son poids.

Lire un schéma

Observe le document 1, puis réponds aux questions. On prendra $g=9,8$ N·kg⁻¹ sur la Terre et $g=1,6$ N·kg⁻¹ sur la Lune.

1. 1.La flèche 1 est plus longue que la flèche 2 parce que…

   0.5 pt
   • la masse du bidon est plus grande sur Terre
   • l’intensité de pesanteur est plus grande sur Terre
   • le bidon est plus près du sol sur Terre
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   l’intensité de pesanteur est plus grande sur Terre

   La masse du bidon, 5 kg, est la même sur les deux astres ; c’est $g$ qui est plus grand sur la Terre.

2. 2.Calcule la valeur du poids du bidon sur la Terre.

   1 pt
   Voir la correction

   $5\times 9,8=49$, soit $P=49$ N.

   On applique $P=m\times g$ avec la masse en kilogrammes : le résultat est en newtons.

3. 3.Calcule la valeur de son poids sur la Lune.

   1 pt
   Voir la correction

   $5\times 1,6=8$, soit $P=8$ N.

   Même relation, même masse, mais l’intensité de pesanteur lunaire : le poids est bien plus faible.

4. 4.Combien de fois la flèche 1 est-elle plus longue que la flèche 2 ? Justifie par un calcul.

   1 pt
   Voir la correction

   Environ 6 fois : $49÷8=6,125$.

   Les deux flèches sont à la même échelle : le rapport de leurs longueurs est celui des deux poids.

5. 5.Écris le nom de la force représentée par la flèche 2, en précisant qui l’exerce sur qui.

   0.5 pt
   Voir la correction

   ${\vec{F}}_{\text{Lune/bidon}}$, la force exercée par la Lune sur le bidon.

   Sur la Lune, l’astre qui attire le bidon est la Lune : c’est elle qui exerce cette force.

Représenter une force

Un ballon de 0,5 kg est posé, immobile, sur une pelouse. Sur le quadrillage, il est modélisé par le point G ; la flèche 1 est tracée à l’échelle 1 carreau pour 1 N. Écris dans la case A le nom de la force 1 et qui l’exerce sur qui, puis dans la case B sa valeur, calcul posé. Trace à partir de G la flèche 2 de la force exercée par la pelouse sur le ballon. Dans la case C, explique pourquoi les flèches 1 et 2 ont la même longueur. Dans la case D, réponds à Lina, qui veut ajouter sur ce diagramme la force exercée par le ballon sur la pelouse.

Les cases de la figure sont les questions. La correction, case par case :

1. 1.Case A — le nom de la force 1

   1 pt
   Voir la correction

   Le poids du ballon, ${\vec{F}}_{\text{Terre/ballon}}$.

   Vertical, vers le bas, appliqué au centre : c’est le poids, attraction exercée par la Terre.

2. 2.Case B — la valeur de la force 1

   1 pt
   Voir la correction

   $0,5\times 9,8=4,9$, soit $P=4,9$ N.

   La flèche mesure bien environ 5 carreaux, soit environ 5 N à l’échelle donnée.

3. 3.Flèche 2 tracée à partir de G

   1 pt
   Voir la correction

   Verticale, vers le haut, d’environ 5 carreaux.

   Elle représente une force de 4,9 N, de sens opposé au poids, partant du point qui modélise le ballon.

4. 4.Case C — pourquoi les deux flèches ont la même longueur

   1 pt
   Voir la correction

   Le ballon est immobile : les deux forces se compensent, donc elles ont la même valeur.

   Immobile signifie en équilibre : la somme vectorielle des deux forces est nulle.

5. 5.Case D — la réponse à Lina

   1 pt
   Voir la correction

   Non : cette force s’exerce sur la pelouse, pas sur le ballon.

   Elle existe bien, mais elle n’a pas sa place sur le diagramme du ballon, qui ne porte que les forces qu’il subit.