Physique chap 12

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Questions and Answers

Quel facteur est proportionnel aux changements de mouvement selon la 2ème loi de Newton ?

  • La vitesse de l'objet
  • Le temps écoulé
  • La force motrice (correct)
  • La masse de l'objet

Comment les forces agissent-elles lorsque plusieurs membres d'une équipe essaient de travailler ensemble ?

  • Les forces s'annulent mutuellement
  • Les forces s'effondrent sur elles-mêmes
  • Les forces se neutralisent complètement
  • Les forces agissent de manière additive (correct)

Quelle est une des raisons pour lesquelles une équipe peut être moins efficace que la somme de ses membres ?

  • Impossible de pousser tous dans la même direction (correct)
  • La communication est toujours parfaite
  • Les membres connaissent tous les mêmes compétences
  • Tous les membres sont en compétition

Qu'implique l'idée que l'équipe est moins efficace que la somme de ses membres ?

<p>Il est impossible d'être tous synchronisés (A)</p> Signup and view all the answers

Lorsqu'un objet a une vitesse constante, quelle est la force agissant sur lui selon la 2ème loi de Newton ?

<p>La force est nulle (C)</p> Signup and view all the answers

Quel énoncé décrit le mieux la quantité de mouvement ?

<p>C'est le produit de la masse d'un objet par sa vitesse. (D)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi la vitesse d'un véhicule sur l'autoroute peut-elle rester constante ?

<p>La résultante des forces est nulle. (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle définition correspond au poids d'un objet ?

<p>La masse multipliée par l'accélération de la gravité. (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est le principe de fonctionnement d'un accéléromètre de smartphone ?

<p>Il mesure l'accélération à l'aide de capteurs de force. (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle relation existe entre la masse d'un objet et la vitesse qu'une force lui confère ?

<p>Une masse plus faible reçoit plus de vitesse d'une force donnée. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle affirmation concernant la force et le temps est correcte ?

<p>La force varie lorsque la vitesse varie avec le temps. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la mesure standard de l'accélération à la surface de la Terre?

<p>9.81 m/s^2 vers le bas. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle principal des récepteurs otolithiques dans l'oreille interne ?

<p>Mesurer l'accélération linéaire. (A)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi un accéléromètre au repos sur Terre mesure-t-il une accélération de 9.81 m/s^2 ?

<p>À cause de la force de gravité. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel scénario ne peut pas être distingué par un accéléromètre ?

<p>Être assis avec force vers le bas. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'effet de la vitesse sur la force moyenne exercée sur un joueur au moment de l'impact ?

<p>La force moyenne augmente lorsque la vitesse augmente. (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est le lien entre l'accélération d'un corps et la force exercée sur lui ?

<p>La force et l'accélération sont directement proportionnelles. (A)</p> Signup and view all the answers

Quel type d'accélération est mesuré par les canaux semi-circulaires dans l'oreille interne ?

<p>Accélération angulaire. (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle des otolithes dans l'oreille interne lors d'une accélération ?

<p>Ils se déplacent par rapport aux parois de la cavité. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle technologie de mesure utilisent généralement les accéléromètres des smartphones ?

<p>Mesure de capacité électrique. (B)</p> Signup and view all the answers

Que se passe-t-il lorsque l'accéléromètre est soumis à une accélération ?

<p>Une structure se déplace par rapport à l'autre. (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le type de mouvement détecté par les canaux semi-circulaires de l'oreille interne ?

<p>Accélération angulaire. (C)</p> Signup and view all the answers

Qu'indique le signal émis par les neurones connectés aux cellules ciliées ?

<p>La direction et l'intensité de l'accélération. (D)</p> Signup and view all the answers

Comment peut-on obtenir les trois composantes de l'accélération linéaire ?

<p>En regroupant trois accélérateurs orthogonalement. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel mouvement les cellules ciliées détectent-elles grâce aux canaux semi-circulaires ?

<p>Les mouvements détectables par l'inertie du liquide. (C)</p> Signup and view all the answers

Une force résultante nulle sur un objet signifie que :

<p>L'objet sera en mouvement constant. (A)</p> Signup and view all the answers

Que stipule la première loi de Newton ?

<p>Tout corps persévère dans l'état de repos ou de mouvement uniforme en ligne droite. (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est un exemple d'un référentiel inertiel ?

<p>Un train en mouvement à vitesse constante. (A)</p> Signup and view all the answers

Dans quel cas les gouttes d'eau auront-elles une trajectoire en ligne droite ?

<p>Dans le référentiel du jardin, si aucune force agit sur elles. (D)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qui définit un référentiel inertiel ?

<p>Un référentiel où la première loi de Newton est vérifiée. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle affirmation est correcte concernant la force entre un enfant et la Terre ?

<p>La force de la Terre sur l'enfant est égale à sa force sur la Terre. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle situation illustre un référentiel non inertiel ?

<p>Un passager dans un bus qui freine brusquement. (A)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi la première loi est-elle considérée comme essentielle pour définir un référentiel inertiel ?

<p>Parce qu'elle assure que le mouvement uniforme est indépendant des forces. (B)</p> Signup and view all the answers

Comment un référentiel pratique est-il décrit ?

<p>Il peut être inertiel localement, mais pas globalement. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la nature de l'action et de la réaction selon la troisième loi de Newton?

<p>L'action et la réaction sont égales et de direction opposée. (C)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qui se produit lorsque la somme des forces appliquées sur un corps est nulle?

<p>Le corps est dans un état de repos ou d'équilibre. (A)</p> Signup and view all the answers

Sur quel principe repose l'idée que les forces F sont les mêmes mais que les accélérations sont différentes?

<p>L'inertie d'un objet détermine son accélération. (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la différence entre le poids et la masse dans la vie courante?

<p>La masse est constante tandis que le poids peut varier selon l'accélération gravitationnelle. (A)</p> Signup and view all the answers

Comment est décrite la 'lourdeur' ou le poids apparent d'un corps dans un ascenseur en mouvement?

<p>Le poids apparent peut être égal, supérieur ou nul selon l'accélération. (B)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi la connaissance des forces entre les atomes n'est-elle pas nécessaire pour comprendre le mouvement d'un corps?

<p>Les forces externes suffisent à décrire le mouvement. (A)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi peut-on dire que les forces d'attraction entre deux corps sont égales?

<p>C'est basé sur la loi des actions réciproques. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'effet d'une force de réaction égale et opposée dans un ascenseur qui accélère vers le haut?

<p>Le poids apparent augmente par rapport au poids réel. (C)</p> Signup and view all the answers

Comment la gravité est-elle souvent perçue dans la vie quotidienne?

<p>Comme la même chose que la masse d'un objet. (B)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi juger la magnitude d'une cause en fonction de ses effets est-il trompeur?

<p>Parce que les effets ne mesurent pas la force d'une cause. (B)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Quantité de mouvement

La quantité de mouvement d'un objet est une mesure de sa masse en mouvement. Elle est calculée en multipliant la masse de l'objet par sa vitesse.

Première loi de Newton

Selon la première loi de Newton, un objet au repos restera au repos, et un objet en mouvement continuera à se déplacer à une vitesse constante en ligne droite, à moins qu'une force nette ne soit appliquée sur lui.

Deuxième loi de Newton

La deuxième loi de Newton stipule que la force nette appliquée à un objet est égale au produit de sa masse et de son accélération.

Troisième loi de Newton

La troisième loi de Newton stipule que pour chaque action, il y a une réaction égale et opposée. Lorsqu'un objet exerce une force sur un second objet, le second objet exerce une force égale et opposée sur le premier.

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Poids apparent

Le poids apparent d'un objet est la force qu'il exerce sur un support ou une suspension. Il est souvent différent du poids réel de l'objet, en particulier lorsqu'il est soumis à une accélération.

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Force et quantité de mouvement

La force est proportionnelle au taux de variation de la quantité de mouvement d'un objet sur le temps.

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Forces agissant sur un système d'objets

Dans un système d'objets, la force totale est la somme vectorielle des forces individuelles. Cela signifie que les forces agissant dans des directions opposées se soustraient.

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Efficacité d'une équipe

L'efficacité d'une équipe peut être inférieure à la somme des performances de ses membres individuels. Cela peut être dû à des facteurs tels que des directions divergentes, une synchronisation imparfaite et une communication inefficace.

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Définition de la force

Une force est une action qui modifie l'état de repos ou de mouvement d'un objet.

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Référentiel inertiel

Un référentiel inertiel est un cadre de référence où un objet non soumis à une force reste en mouvement rectiligne uniforme.

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La Terre comme référentiel

La Terre est un référentiel inertiel approximatif, car elle est soumise à la force gravitationnelle du soleil et des autres planètes.

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Forces d'interaction

La force de la Terre sur l'enfant est égale et opposée à la force de l'enfant sur la Terre.

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Force et vitesse

La variation de la force est directement proportionnelle à la variation de la vitesse. Plus la vitesse change rapidement, plus la force nécessaire est grande.

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Impact et accélération

La force d’impact résultant d’une collision n’est pas seulement liée à la vitesse du joueur, mais aussi au changement de vitesse (accélération) durant la collision.

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Impact et masse / accélération

La force d’impact est proportionnelle à la masse et à l’accélération. Plus l’objet est lourd (masse élevée) ou plus l’accélération est importante, plus l’impact sera fort.

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Accélération angulaire

L'accélération angulaire est mesurée par l'oreille interne. Les canaux semi-circulaires détectent les mouvements de rotation, tandis que les otolithes dans l'utricule et le saccule détectent les mouvements linéaires.

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Accéléromètre

Un accéléromètre mesure l'accélération linéaire et ne peut pas distinguer la gravité de l'accélération.

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Accéléromètre et gravité

L’accéléromètre mesure l’accélération à laquelle il est soumis, y compris la force gravitationnelle.

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Principe d'équivalence d'Einstein

Le principe d'équivalence d'Einstein stipule que les effets de la gravité et de l'accélération sont indistinguables.

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Accélération

L'accélération est la variation de la vitesse d'un objet par rapport au temps. L'accélération peut être positive (vitesse augmente), négative (vitesse diminue) ou nulle (vitesse constante).

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Inertie

L'inertie est la tendance d'un objet à résister au changement de son état de mouvement. Un objet au repos restera au repos, et un objet en mouvement continuera à se déplacer à une vitesse constante en ligne droite, à moins qu'une force nette ne soit appliquée sur lui.

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Trois axes orthogonaux

Les trois axes orthogonaux sont des axes perpendiculaires entre eux qui définissent un système de coordonnées tridimensionnelles. Ils sont utilisés pour décrire la position et l'orientation des objets dans l'espace.

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Otolithes

Les otolithes sont de petits cristaux situés dans l'oreille interne, qui servent à détecter l'accélération linéaire et la gravité. Leur mouvement relatif à la paroi interne des cavités de l'oreille interne stimule les cellules ciliées, qui transmettent le signal au cerveau.

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Canaux semi-circulaires

Les canaux semi-circulaires sont trois canaux remplis de liquide dans l'oreille interne, qui aident à détecter l'accélération angulaire, c'est-à-dire le mouvement rotatoire de la tête. Le mouvement du liquide dans les canaux stimule les cellules ciliées, qui transmettent le signal au cerveau.

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Equilibre de translation

Lorsque la somme des forces appliquées à un corps est nulle, le corps est en équilibre de translation. Cela signifie qu'il ne se déplace ni ne change de direction.

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Poids

La force d'attraction gravitationnelle exercée par la Terre sur un objet. Elle est proportionnelle à la masse de l'objet.

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Force d'inertie

La force que ressent un objet en mouvement accéléré. Elle dépend de la masse de l'objet et de son accélération.

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Force normale

La force que ressent un objet en contact avec une surface. Elle est perpendiculaire à la surface.

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Force de frottement

La force qui s'oppose au mouvement d'un objet en contact avec une surface. Elle est parallèle à la surface.

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Force gravitationnelle

La force qui attire deux objets ayant une masse. Elle est proportionnelle au produit de leurs masses et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.

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Dynamique

L'étude du mouvement et des forces qui le provoquent.

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Study Notes

Chapitre 12 : Mécanique III - Dynamique linéaire et lois de Newton

  • Le chapitre porte sur la dynamique linéaire et les lois de Newton.
  • Il est enseigné par le professeur François Bochud.
  • Le module est B1.1 du cours de physique générale (FBM - BMed).

Objectifs

  • Comprendre et appliquer les lois de Newton pour déterminer l'équilibre de translation d'un système physique.
  • Distinguer et calculer les notions de force, quantité de mouvement, poids, poids apparent et masse dans des situations simples.
  • Décrire le fonctionnement des accéléromètres de smartphone et des capteurs biologiques d'accélération du corps humain.

Question sur la force d'une équipe de rugby

  • L'équipe blanche est capable de pousser avec une force égale à 6 fois la force appliquée par un seul joueur (6 F₁).

Quantité de mouvement

  • La quantité de mouvement (p) est égale au produit de la masse (m) par la vitesse (v).
  • p = mv (en kg⋅m/s)
  • La quantité de mouvement peut être définie pour un photon (particule sans masse) par la relation :  p = E/c, où E est l'énergie et c la vitesse de la lumière.
  • Une force donnée appliquée à un objet lui donne d'autant plus de vitesse que sa masse est petite.

Vitesse constante sur autoroute

  • Une vitesse constante sur autoroute implique une résultante des forces nulle.

2ème loi de Newton

  • Les changements dans le mouvement d'un objet sont proportionnels à la force motrice et se font dans la même direction que celle-ci.

Force et quantité de mouvement

  • La somme des forces (ΣF) est égale à la masse (m) multipliée par l'accélération (a).
  • ΣF = ma
  • Si la vitesse est constante, la somme des forces est nulle (ΣF = 0).

Inefficacité du poussage en équipe de rugby

  • L'efficacité du poussage d'une équipe de rugby n'est pas égale à la somme des forces de chaque joueur.
  • La force individuelle est perdue en raison de l'impossibilité de pousser dans la même direction, de problèmes de synchronisation et aussi de l'indéformabilité des joueurs.

La force varie avec le temps

  • La force appliquée (F) est égale à la variation de la quantité de mouvement (p) par rapport au temps(t).
  • F = dp/dt
  • La force varie en raison de la variation de la vitesse avec le temps.
  • F = m*dv/dt

Données réalistes (accélération)

  • Une accélération importante (exemple : 3.9 m/s²) a été mesurée lors d'un changement de vitesse d'un athlète.

Mesure de l'accélération chez l'être humain

  • L'oreille interne contient des récepteurs otolithiques pour mesurer l'accélération linéaire.
  • Les canaux semi-circulaires mesurent l'accélération angulaire.

Accéléromètre

  • Les accéléromètres mesurent l'accélération appliquée à un objet, le plus souvent des smartphones.
  • Ils comportent des capteurs de capacitance.
  • Le déplacement des capteurs de capacitance est proportionnel à l'accélération.

Un objet sur lequel la résultante des forces est nulle finit par s'arrêter ?

  • Faux, car un objet peut rester en mouvement uniforme en l'absence de force extérieure nette.

1ère loi de Newton

  • La loi d'inertie stipule que tout corps persévère dans son état de repos ou de mouvement uniforme en ligne droite, sauf influence externe.
  • La masse d'un objet est liée à son inertie.

3ème loi de Newton

  • L'action est toujours égale et opposée à la réaction, c'est-à-dire que les actions de deux corps l'un sur l'autre sont toujours égales et de directions opposées.

Force de la Terre sur l'enfant

  • La force de la Terre sur l'enfant (FT) et la force de l'enfant sur la Terre (FE) sont égales en grandeur mais opposées en direction.

Equilibre statique

  • L'équilibre statique d'un corps est vérifié lorsque le centre de masse du corps se trouve au-dessus de sa surface de support.

Résumé des lois de Newton

  • 1ère loi d'inertie : absence de force extérieure = vitesse constante
  • 2eme loi d'accélération: somme de toutes forces = masse * accélération
  • 3ème loi des actions réciproques: à chaque action correspond une réaction égale et opposée.

Référentiel inertiel

  • Un référentiel est dit inertiel si un corps situé en son sein et soumis à une force nulle se déplace en ligne droite et à vitesse constante dans ce référentiel.

Exemple de questions d'examen

  • Des questions sur les lois de Newton et leurs applications dans différentes situations sont généralement données dans les examens.
  • Exemples de questions: la manière de placer ses pieds lors d'une course.

Objectifs correspondants

  • Les objectifs présentés correspondent à l'apprentissage des lois de Newton, à leur compréhension physique et à leur application aux situations de translation d'un système.

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