mécanique - physique.

« 6.1 Principe d'inertie Ce principe stipule que si la somme vectorielle des forces s'appliquant sur un corps est nulle, alors ce corps est immobile ou est animé d'un mouvement rectiligne uniforme(vecteur vitesse constant). 6.2 Principe fondamental de la dynamique La deuxième loi de Newton relie l'accélération d'un corps aux forces auxquelles il est soumis.

Si un solide de masse m et d'accélération est soumis à un ensemble de forces de somme vectorielle , le principe fondamental de la dynamique pose la relation mathématique suivante : La masse se mesure en kilogrammes (kg) et les forces en newtons (N).

Un newton équivaut à la force nécessaire qu'il faut appliquer à une masse de 1 kg pour luicommuniquer une accélération de 1 m/s 2. 6.3 Principe de l'action et de la réaction La troisième loi de Newton énonce qu'un corps exerçant une force sur un autre corps subit en retour une force de même intensité, de même direction mais de sens opposé.Autrement dit, si un solide 1 exerce sur un solide 2 une force , le solide 2 exercera sur le solide 1 une force , et on aura : Sur une patinoire par exemple, si un adulte repousse un enfant, ce dernier va exercer une force sur l'adulte, qui sera égale et de sens opposé à celle exercée par l'adulte.Les effets de ces deux forces ne seront pas identiques, en raison de la différence de masses entre l'enfant et l'adulte.

On peut exprimer cette différence en termes de forced'inertie, qui représente la résistance qu'un corps, en raison de sa masse, oppose au mouvement.

C'est pourquoi l'adulte, qui possède une grande force d'inertie, ne subiraguère l'effet de la force de réaction exercée par l'enfant. 7 FROTTEMENTS Lorsqu'un corps est en mouvement, il est toujours soumis à des frottements (résistance de l'air ou de l'eau, adhérence de la route, etc.).

Ces derniers exercent sur le corpsune force qui s'oppose à sa vitesse.

Souvent, pour simplifier, on considère ces frottements négligeables.

Dans le cas contraire, il faut alors tenir compte de cette force dansle principe fondamental de la dynamique.

La force de frottements doit être englobée dans la somme vectorielle de toutes les forces appliquées au solide, qui intervient dans la relation : On classe les forces de frottements en deux groupes : les frottements solides et les frottements visqueux.

Lorsqu'il s'agit d'un frottement solide, on peut considérer la forcede frottements comme pratiquement indépendante de la vitesse du corps.

Si le corps est soumis à des frottements visqueux, la force de frottements est alorsproportionnelle à la vitesse du corps.

Ainsi, lorsqu'un solide macroscopique est en mouvement dans l'eau ou dans l'air (à une vitesse subsonique), on montre que lefrottement est proportionnel au carré de la vitesse v du solide.

On peut donc écrire : || || = kv2 Le coefficient de proportionnalité k dépend de la nature du solide, ainsi que de sa forme et de sa surface de contact avec le milieu ambiant.

Par ailleurs, il diffère selon que le solide évolue dans l'air ou dans l'eau. 8 ÉNERGIE Considérons un solide se déplaçant d'une distance d sous l'action de plusieurs forces.

On définit le travail W d'une force s'exerçant sur le solide comme étant le produit scalaire de cette force par le vecteur déplacement de son point d’application .

Par conséquent, si cette force contribue au déplacement, le travail est positif et si elle s’y oppose, il est négatif.

En résumé, on a donc : W = |f|.|d|.cos α où α est l’angle formé par les vecteurs force et déplacement. La somme des travaux effectués par un solide correspond à l'énergie qu'il a dépensée ou reçue.

C'est pourquoi l'énergie et le travail se mesurent avec la même unité, lejoule (J). 8.1 Théorème de l'énergie cinétique On définit l'énergie cinétique Ec d'un solide de masse m animé d'une vitesse v par la relation : Ec = y mv2 Le théorème de l'énergie cinétique stipule que la variation d'énergie cinétique d'un solide est égale à la somme des travaux des forces qui lui sont appliquées.

Autrementdit, si un solide passe d’un état 1 à un état 2 en effectuant un travail W1 → 2, on peut écrire : Ec2 - Ec1 = W1 → 2 8.2 Énergie potentielle et énergie mécanique Lorsqu'on élève un solide, on transmet de l'énergie au solide sous forme d'énergie potentielle de gravitation.

La variation d'énergie potentielle U d'un solide entre un état 1 et un état 2 est égale à l'opposé de la somme des travaux des forces appliquées au solide, si ce dernier n'est pas soumis à des frottements.

On peut alors écrire :W1 → 2 = U1 - U2. »