Bonjour
Voici l'exercice qui me pose problème:
(mes réponses sont en italique)
Dans cet exercice, on demande de justifier le mouvement de la pierre.
1 - Décalquer ou photocopier la reproduction.
(Voir schéma plus bas)
2 - Dessiner la trajectoire de la pierre.
(Voir schéma)
3 - Tracer les droites horizontales et les droites verticales passant par le centre de la pierre lorsque la pierre monte sur l'ensemble de la trajectoire.
Quelles droites sont évoquées ici ?
4 - Indiquer sur l'axe horizontal à quel niveau se trouve la pierre pour chacune de ces positions.
Quelle est la nature du mouvement suivant l'horizontale ?
(Voir schéma)
Le mouvement est uniforme.
5 - Indiquer sur l'axe horizontal à quel niveau se trouve la pierre pour chacune de ces positions.
Quelle est la nature du mouvement suivant la verticale ?
(Voir schéma)
Le mouvement est irrégulier, car la vitesse de la pierre diminue lorsqu'elle arrive au sommet de son déplacement. Ce mouvement forme une parabole. On dit alors que la pierre a une trajectoire parabolique.
6 - Représenter la force exercée sur la pierre (on négligera la force exercée par l'air).
(Voir schéma)
Faut-il indiquer seulement la force de gravité ou aussi la force exercée par l'impulsion de départ (je ne sais pas comment la noter) ?
7 - Justifier alors en utilisant le principe d'inertie, le mouvement horizontal de la pierre puis son mouvement vertical.
Comment expliquer avec le principe d'inertie ? Je n'ai pas bien compris ce chapitre qui n'était pas expliqué dans mon cours.
Pouvez-vous m'aider ?
Merci d'avance
Sylvain
Bonjour Sylvain,
Sur le schéma que tu postes figurent en pointillé des segments de droite qui répondent tout à fait à la question 3
Oui pour ta réponse à la question 4
Pour la question 5, le vocabulaire peut être amélioré mais tu as bien compris ; la composante verticale du mouvement est un mouvement uniformément accéléré.
Cela signifie qu'à tout instant la vitesse varie de la même quantité. La vitesse verticale diminue pour chaque intervalle de temps d'une même quantité. Au début cette vitesse verticale peut être comptée positivement selon l'axe Oz vertical et orienté vers le haut. Cette vitesse diminue jusqu'à être nulle puis continue de diminuer c'est-à-dire que sa valeur devient de plus en plus négative : la vitesse est alors dirigée vers le bas et son module (sa norme, sa valeur absolue) est de plus en plus grande. Depuis l'instant où la pierre quitte la main de celui qui la lance l'accélération est négative : d'instant en instant pour connaître la vitesse il faut retrancher la même quantité à la vitesse précédente.
La force qui s'exerce sur la pierre est unique, on l'appelle son poids. C'est la force avec laquelle la Terre attire cette pierre.
Le principe d'inertie te permettra de résumer tout cela. Dans le sens horizontal il n'y pas de composante de la résultante des forces (la résultante des forces, quand il n'y a qu'une seule force, le poids, c'est tout simplement le poids). Dans le sens vertical il y a une force qui est constante.
Peux-tu écrire l'énoncé du principe d'inertie de ton cours ? On va essayer de bien le comprendre.
Bonjour et merci pour votre réponse rapide.
Voici ce qu'on me dit dans mon cours pour le principe d'inertie:
Tout corps persévère en son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme si les formes qui s'exercent sur lui se compensent.
Il n'y a pas de détails, ni d'explications ou exemples.
Sylvain
Merci.
Cette phrase est très bien illustrée par le mouvement horizontal.
Dans la direction horizontale il n'y a pas de forces qui s'exercent sur la pierre : donc la pierre persévère dans son mouvement rectiligne uniforme
Si tu poses un objet sur ta table horizontale et qu'il n'y a pas de force dans la direction horizontale et que cet objet est au repos quand tu le poses, alors selon ce même principe il restera au repos. C'est l'expérience quotidienne...
Ce qui fut une véritable révolution quand Galilée trouva ce principe (repris par Newton quelques dizaines d'années plus tard et nommé aujourd'hui "principe d'inertie" ou aussi "première loi de Newton") c'est que le mouvement rectiligne uniforme n'a pas besoin d'une force. 400 ans plus tard, je crois qu'il y a encore beaucoup de personnes qui n'arrivent pas à la croire.
Le mouvement dans la direction verticale serait mieux expliqué par la deuxième loi de Newton. Mais on peut dire quand même que dans cette direction il y a une force : le poids.
Donc le principe d'inertie permet d'affirmer que le corps n'est ni au repos ni en mouvement rectiligne uniforme. C'est ce que tu as dit quand tu as posté : le mouvement est "irrégulier" ; on dit plutôt qu'il est uniformément varié ou uniformément accéléré dans ce cas.
Voici ma réponse à la question 7:
Selon le principe d'inertie, la vitesse et l'angle de départ de la pierre annulent la force de gravité jusqu'à l'apogée de la trajectoire. Ensuite, la gravité devient supérieure à la vitesse (les frottements de l'aire ralentissent la pierre); la pierre est donc attirée vers le sol.
Faut-il préciser un peu plus la réponse ?
Sylvain
L'unique force qui s'exerce sur la pierre est son poids :
. point d'application, le centre de gravité de la pierre
. direction une droite verticale
. sens du haut vers le bas
. intensité m.g si m est la masse de la pierre et g l'intensité de l'accélération due à la pesanteur
Dans le sens horizontal, le poids a une composante nulle
Selon le principe d'inertie dans cette direction horizontale puisque la force est nulle le mouvement est soit le repos soit un mouvement rectiligne uniforme
Au moment où la pierre quitte la main du lanceur, il y a une composante de la vitesse dans le sens horizontal, donc la pierre dans cette direction n'est pas au repos. Elle est en mouvement : elle persévérera dans ce mouvement rectiligne uniforme pour la direction horizontale. C'est bien ce que montre la figure : selon l'axe Ox le mouvement est rectiligne et uniforme.
Dans le sens vertical, le poids a une composante non nulle, et même égale au poids puisque le poids est une force verticale.
Selon le principe d'inertie dans cette direction verticale la force n'est pas nulle et donc le corps n'est ni au repos ni en mouvement rectiligne et uniforme
Quand elle quitte la main du lanceur la pierre a une vitesse verticale non nulle et orientée vers le haut (positive) : à partir de cet instant la vitesse va continuellement diminuer ; elle va ainsi s'annuler (la pierre va cesser de monter) puis être de plus en plus négative (la pierre va redescendre et redescendre de plus en plus vite selon l'axe vertical). C'est ce que montre bien la figure : sur l'axe vertical les points sont de plus en plus rapprochés quand la pierre monte parce que la vitesse diminue. Puis les points sont de plus en plus éloignés quand la pierre redescend parce que la vitesse de chute augmente de plus en plus en valeur absolue (elle est de plus en plus négative). Le mouvement selon un axe vertical est uniformément accéléré.
Il est possible que quelqu'un d'autre ait à te répondre. Je dois quitter l' maintenant.
J'espère que tu comprends ce que j'ai tenté d'expliquer
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