Mécanique — Forces et pression

Associer grandeurs et unités

Pour chaque phrase, coche la seule réponse juste.

1. 1.Quel instrument indique, en newtons, l’attraction de la Terre sur un cartable ?

   0.5 pt
   • une balance
   • un dynamomètre
   • une règle graduée
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   un dynamomètre

   Le poids est une force : il se mesure en newtons avec un dynamomètre. La balance, elle, mesure une masse.

2. 2.La quantité de matière d’un objet s’appelle…

   0.5 pt
   • son poids
   • sa pression
   • sa masse
   Voir la correction

   sa masse

   La masse est la quantité de matière ; elle s’exprime en kilogrammes et ne dépend pas du lieu.

3. 3.Entre la Terre et la Lune, quelle grandeur d’un cartable varie ?

   0.5 pt
   • sa masse
   • son poids
   • sa quantité de matière
   Voir la correction

   son poids

   Le poids est la force d’attraction exercée par un astre : il change d’un astre à l’autre, la masse non.

4. 4.Sur la Lune, l’intensité de la pesanteur vaut environ…

   0.5 pt
   • 9,8 N/kg
   • 1,6 N/kg
   • 0 N/kg
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   1,6 N/kg

   Sur la Lune, $g$ vaut environ 1,6 N/kg ; 9,8 N/kg est la valeur à la surface de la Terre.

5. 5.Pour un calcul mental, on arrondit souvent l’intensité de la pesanteur terrestre à…

   0.5 pt
   • 1 N/kg
   • 10 N/kg
   • 100 N/kg
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   10 N/kg

   Elle vaut environ 9,8 N/kg à la surface de la Terre : l’arrondi à 10 simplifie le calcul de tête.

6. 6.Une force d’un newton répartie sur un mètre carré produit une pression de…

   0.5 pt
   • 1 Pa
   • 1 N
   • 1 kg
   Voir la correction

   1 Pa

   C’est la définition du pascal, l’unité de pression : un newton sur un mètre carré.

7. 7.Une punaise s’enfonce facilement dans le liège parce que sa pointe…

   0.5 pt
   • est très lourde
   • a une toute petite surface
   • exerce une force énorme
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   a une toute petite surface

   La même force, appliquée sur une surface minuscule, produit une très grande pression.

8. 8.Lequel de ces objets diminue la pression exercée sur le sol ?

   0.5 pt
   • une punaise
   • un talon aiguille
   • un pneu large
   Voir la correction

   un pneu large

   Un pneu large répartit la force sur une grande surface : la pression diminue. Punaise et talon aiguille font l’inverse.

Connaître le vocabulaire

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

1. 1.La main qui pousse un chariot agit sur lui : cette est représentée par une flèche.

   0.5 pt
   Voir la correction

   action

   Une force modélise l’action mécanique d’un objet sur un autre : ici, la main agit sur le chariot.

2. 2.Elle agit en un point appelé point d’.

   0.5 pt
   Voir la correction

   application

   Le point d’application est l’endroit où la force agit ; la flèche part de ce point.

3. 3.La droite qui porte la force est sa .

   0.5 pt
   Voir la correction

   direction

   La direction est la droite qui porte la force ; le sens dit de quel côté de cette droite elle agit.

4. 4.Un couteau coupe facilement : sa lame touche l’aliment sur une toute petite surface.

   0.5 pt
   Voir la correction

   aiguisé

   Une lame aiguisée réduit la surface de contact : pour la même force, la pression est plus grande.

5. 5.Les d’un engin de chantier répartissent son poids sur une grande surface.

   0.5 pt
   Voir la correction

   chenilles

   Les chenilles agrandissent la surface en contact avec le sol : la pression diminue et l’engin s’enfonce moins.

6. 6.Avant de diviser, une aire donnée en cm² doit être exprimée en mètres .

   0.5 pt
   Voir la correction

   carrés

   Le pascal correspond à un newton par mètre carré : l’aire doit être en m² avant la division.

7. 7.Un liquide ou un gaz est un .

   0.5 pt
   Voir la correction

   fluide

   On appelle fluide un liquide ou un gaz : l’eau comme l’air.

8. 8.Un est plus épais à sa base qu’à son sommet, car l’eau y pousse plus fort.

   0.5 pt
   Voir la correction

   barrage

   Au fond de la retenue, la colonne d’eau au-dessus est la plus haute : la pression y est la plus forte.

Associer grandeurs et unités

Relie chaque symbole à la grandeur qu’il désigne par un trait, puis recopie la lettre dans la case.

• APression, en pascals
• BIntensité de la pesanteur, en newtons par kilogramme
• CAire de la surface pressée, en mètres carrés
• DPoids, en newtons
• EMasse, en kilogrammes

1. 1.$P$

   0.5 pt
   Voir la correction

   D

   $P$ majuscule désigne le poids, dans $P=m\times g$ : c’est une force, en newtons.

2. 2.$m$

   0.5 pt
   Voir la correction

   E

   $m$ est la masse, en kilogrammes, celle que l’on multiplie par $g$ pour obtenir le poids.

3. 3.$g$

   0.5 pt
   Voir la correction

   B

   $g$ est l’intensité de la pesanteur, en N/kg : environ 9,8 sur Terre et 1,6 sur la Lune.

4. 4.$p$

   0.5 pt
   Voir la correction

   A

   $p$ minuscule désigne la pression, dans $p=F/S$ ; elle s’exprime en pascals.

5. 5.$S$

   0.5 pt
   Voir la correction

   C

   $S$ est l’aire de la surface pressée ; elle doit être en mètres carrés.

Lire un schéma

Observe le document 1, puis réponds aux questions.

1. 1.D’après le diagramme objets-interactions, quels sont les deux objets qui agissent directement sur la lampe ?

   1 pt
   Voir la correction

   Le fil et la Terre.

   Deux traits partent de la case « Lampe » : l’un vers « Fil », l’autre vers « Terre ». Chaque trait est une action mécanique.

2. 2.Le plafond agit-il directement sur la lampe ? Justifie avec le diagramme.

   1 pt
   Voir la correction

   Non : aucun trait ne relie le plafond à la lampe.

   Le plafond agit sur le fil, et c’est le fil qui agit sur la lampe : l’action passe par un intermédiaire.

3. 3.L’action de la Terre sur la lampe s’appelle…

   0.5 pt
   • la masse
   • le poids
   • la pression
   Voir la correction

   le poids

   Le poids est la force d’attraction exercée par un astre, ici la Terre, sur l’objet.

4. 4.Compte les carreaux de la flèche F₁, puis donne sa valeur grâce à l’échelle.

   1 pt
   Voir la correction

   2 carreaux, soit 10 N.

   Un carreau représente 5 N : $2\times 5=10$. La longueur de la flèche traduit la valeur de la force.

5. 5.Que peut-on conclure en comparant F₁ et F₂ ?

   0.5 pt
   • Elles se compensent.
   • Elles s’ajoutent.
   • Elles sont toutes deux dirigées vers le bas.
   Voir la correction

   Elles se compensent.

   Même droite, même valeur, sens opposés : les trois conditions sont réunies, et la lampe reste immobile.

Représenter une force

La valise du schéma a une masse de 6 kg ; on prend $g\approx 10$ N/kg. Complète le tableau des caractéristiques de son poids, puis trace sur le quadrillage la flèche qui le représente, à l’échelle indiquée, et nomme-la P.

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

1. 1.Valeur, avec le calcul

   1.5 pt
   Voir la correction

   $P=6\times 10=60$ N

   On multiplie la masse, 6 kg, par l’intensité de la pesanteur arrondie, 10 N/kg : $6\times 10=60$. Un poids s’exprime en newtons.

2. 2.Point d’application

   1 pt
   Voir la correction

   G, le centre de la valise

   Le poids s’applique au centre de l’objet, et non au point où il touche le sol.

3. 3.Direction

   1 pt
   Voir la correction

   La verticale

   Le poids est porté par la verticale du lieu : la droite qui passe par G et descend droit vers la Terre.

4. 4.Sens

   1 pt
   Voir la correction

   Vers le bas

   La Terre attire la valise vers elle : le poids est toujours dirigé vers le bas.

5. 5.Flèche tracée et nommée

   1 pt
   Voir la correction

   Une flèche de 3 carreaux partant de G, vers le bas, nommée P.

   À l’échelle 1 carreau ↔ 20 N : $60÷20=3$. La flèche part du point d’application et sa longueur traduit la valeur.