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TP 25 :
Actions mécaniques et forces
Objectifs:
- Introduire la notion de force
- Introduire le diagramme objet-interactions et son utilisation pour dresser la liste des forces s’exerçant sur un système
I) Notion d’action mécanique
Document 1 : qu’est-ce qu’une interaction ?
Document 2 : actions de contact ou à distance
En physique, lorsqu’un objet agit sur un autre objet, on
parle d’action mécanique. On dit aussi que les deux
objets sont en interaction.
Lorsqu’il y a contact entre les deux objets, on parle d’action
mécanique de contact. Dans le cas contraire, on qualifie cette action
d’action mécanique à distance.
Les actions mécaniques sont nombreuses dans le sport. En voici deux exemples :
Une main tend
la corde.
La flèche est
maintenue
entre la corde
et le support
avant de l’arc
Système : flèche
Système : ballon
Objets en interaction
avec le système.
1)
1)
Préciser :
- action de contact ou
à distance ?
-effet de cette action
(verbe)
2)
2)
3)
3)
Dans le 1er exemple, la corde subit une action de la part de la main. Quel est l’effet de cette action ?
II) De l’action mécanique à la force
On veut modéliser l’action mécanique par une force. Par exemple, le joueur exerce une action mécanique sur le ballon lorsqu’il le
lance.
1) Quelles informations sont nécessaires pour décrire cette action ?
2) La force qu’exerce le joueur sur la balle est notée F joueur / balle . Elle est représentée
par un segment fléché appelé en mathématiques « vecteur ». Le dessiner. (Rq : lorsque
la valeur de la force n’est pas connue, on donne au segment fléché une longueur
approximative)
Exemples :
Dans chacun des cas ci-dessous, représenter qualitativement la force modélisant l’action de …
… la Terre sur
l’araignée.
…le fil sur
l’araignée.
…Garfield sur la
balance
…la balance sur
Garfield.
Lorsqu’au contraire, la valeur de la force est connue (ou peut être calculée), la longueur du segment fléché est proportionnelle à
cette valeur. Pour ce faire, on utilise une échelle.
Exemple :
Compléter la colonne de droite et tracer les forces correspondantes sur la photo. L’objet d’étude est le javelot et on prendra
comme échelle de représentation des forces : 1 cm pour 5 N.

a) Poids du javelot noté P
Direction : ……………….. ;
Sens : ……………..
Point d’application : le centre de gravité du javelot
Intensité : ………………… (mjavelot = 800 g et g=9,8 N.kg-1)
b) Force exercée par la main sur le javelot notée F
Direction : celle du javelot ;
Sens : …………………
Point d’application : …………………………… Intensité : 20 N
III) Comment faire le bilan des forces qui s’exercent sur un système ?
1) Le diagramme objet-interactions (DOI)
Pour réaliser correctement un bilan des actions mécaniques (ou inventaire des forces) agissant sur un objet, on peut s’aider d’un
diagramme objets-interactions. La démarche est la suivante :
Démarche pour construire un
diagramme objets-interactions
 Schématiser la situation à l’aide des
symboles suivants :
Exemple
un objet est représenté par :
une interaction de contact entre deux
objets est représentée par :
une interaction à distance entre deux
objets est représentée par :
Boule suspendue à la branche
d’un sapin
La terre attire la boule et la branche à distance
Branche et boule sont en interaction de contact.
2) Applications
a) Dans les 3 situations qui se succèdent, établir sous le dessin, le diagramme objet-interactions puis faire l’inventaire des forces
qui s’exercent sur la balle.
b) Dans les situations proposées ci-dessous, les personnages et les accessoires sont immobiles. Établir le D.O.I puis faire la liste
des forces qui s’exercent sur le système souligné et dessiner ces forces sur le schéma.
Situation 4 : Obélix porte
son Menhir
Situation 5 : Agecanonix
s’appuie sur son bâton.