Physique: chap 13
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Questions and Answers

Quels sont les facteurs qui influencent la difficulté à balancer nos bras en courant ?

  • La masse du bras (correct)
  • La texture de la surface du sol
  • L'angle du coude (correct)
  • La température ambiante

Le moment d'une force dépend de quelle(s) variable(s) ?

  • La vitesse du mouvement
  • L'accélération de la gravité
  • La masse de l'objet
  • Le bras de levier (correct)

Quelle affirmation décrit le moment cinétique ?

  • Il est seulement lié à la vitesse de l'objet.
  • Il est constant dans un système fermé. (correct)
  • Il peut être affecté par des forces externes. (correct)
  • Il dépend uniquement de la masse de l'objet.

Quels types de leviers peuvent être identifiés dans le corps humain ?

<p>Levier de classe 1 (A), Levier de classe 3 (B), Levier de classe 2 (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'impact de la vitesse du mouvement des bras sur leur balancement ?

<p>Elle peut rendre le mouvement plus fluide. (A), Elle augmente la difficulté en créant plus de résistance. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la relation entre le moment cinétique L et la masse m lorsque r = 1 m ?

<p>L est proportionnel à m multiplié par r. (D)</p> Signup and view all the answers

Comment la vitesse v affecte-t-elle le moment cinétique L à r = 1 m et m = 1 kg ?

<p>L est directement proportionnel à v. (D)</p> Signup and view all the answers

En tenant constant m à 1 kg, que se passe-t-il au moment cinétique L si r passe de 0.5 m à 1 m ?

<p>L augmente dans le rapport avec r. (B)</p> Signup and view all the answers

Laquelle des affirmations suivantes est correcte concernant le mouvement de rotation d'un objet ?

<p>La composante de v qui compte pour L est perpendiculaire à r. (B)</p> Signup and view all the answers

Si vous doublez la vitesse v torique d'une masse m de 1 kg à r = 1 m, que se passe-t-il au moment cinétique L ?

<p>L quadruple. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est un facteur qui empêche le levier de fonctionner efficacement ?

<p>Les forces sont mal équilibrées (C)</p> Signup and view all the answers

Comment se définit l'avantage mécanique d'un levier ?

<p>Le rapport entre la force d'effort et la force de résistance (B)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qui se produit si la force n'est pas appliquée au centre de masse ?

<p>Un moment sera généré (B)</p> Signup and view all the answers

Dans quelle configuration un levier est-il en équilibre ?

<p>Lorsque les moments des deux forces sont égaux (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est un rôle important du centre de masse dans le fonctionnement d'un levier ?

<p>Il agit comme point de pivot (B)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qui pourrait causer une faute dans le moment appliqué à un levier ?

<p>Application de force au mauvais moment (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la principale fonction d'un levier dans un mécanisme ?

<p>Multiplier la force appliquée (B)</p> Signup and view all the answers

Quand un levier peut-il être considéré comme idéal ?

<p>Lorsque les deux forces sont parfaitement équilibrées (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'effet de la distance entre le centre de masse et le point d'application de la force ?

<p>Elle augmente le moment créé (B)</p> Signup and view all the answers

Quel élément n'est pas généralement considéré comme partie d'un levier ?

<p>Le centre de gravité de l'objet soulevé (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est le principal concept de la 2ème loi de Newton en mouvement angulaire ?

<p>Le moment net est égal à la variation du mouvement angulaire (C)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qui est nécessaire pour modifier le mouvement angulaire d'un corps rigide ?

<p>Un moment externe (C)</p> Signup and view all the answers

Dans quelle situation le mouvement de rotation se poursuit-il ?

<p>Tant qu'aucun moment externe n'est appliqué (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle expression représente le moment net dans le cas d'un corps rigide ?

<p>M = I0 * α (B)</p> Signup and view all the answers

Comment le moment angulaire est-il lié à l'accélération ?

<p>Il est proportionnel à la variation de la vitesse angulaire (C)</p> Signup and view all the answers

Que se passe-t-il si le moment d'inertie d'un corps rigide change ?

<p>L'accélération angulaire change (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'unité de mesure du moment angulaire ?

<p>Kilogramme mètre carré par seconde (A)</p> Signup and view all the answers

Quel rôle joue le moment externe dans la dynamique d'un corps en rotation ?

<p>Il détermine l'accélération angulaire (D)</p> Signup and view all the answers

Pour un corps rigide qui tourne, que représente la variable I0 ?

<p>Le moment d'inertie (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'effet d'une force appliquée à un corps rigide en rotation ?

<p>Elle modifie le moment angulaire (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle loi de Newton stipule qu'un corps en rotation continuera dans un état de mouvement angulaire uniforme à moins d’être actionné par un moment de force externe ?

<p>1ère loi de Newton (D)</p> Signup and view all the answers

En quoi le moment cinétique se distingue-t-il de la quantité de mouvement ?

<p>Le moment cinétique prend en compte le moment d'inertie. (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'équivalent angulaire de la force dans le mouvement linéaire ?

<p>Moment de force (C)</p> Signup and view all the answers

Comment se comporte un corps si aucune force externe n’agit sur lui selon la 1ère loi de Newton ?

<p>Il conserve son état de mouvement. (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle affirmation décrit correctement la 3ème loi de Newton dans le contexte du mouvement angulaire ?

<p>Chaque moment de force a une réaction égale et opposée. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la forme de l'équation de la 2ème loi de Newton pour un corps rigide ?

<p>$ ext{M}_{ext} (t) = I_0 imes rac{d heta}{dt}$ (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le principal facteur influençant le moment d'inertie d'un corps en rotation ?

<p>La distribution de sa masse par rapport à l'axe de rotation. (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le lien entre le moment cinétique et la vitesse angulaire ?

<p>Le moment cinétique est proportionnel à la vitesse angulaire. (A)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi un corps de masse constante utilisant la 2ème loi de Newton aura une accélération constante sous une force constante ?

<p>La masse constante entraîne une accélération proportionnelle à la force appliquée. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel effet a un moment de force externe sur un corps immobile ?

<p>Il provoque une rotation. (C)</p> Signup and view all the answers

Comment se définit le moment cinétique d'un corps ?

<p>$L = I_0 imes ω$ (A)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi les bras se déplacent-ils lors de la marche ?

<p>Pour équilibrer la rotation des hanches. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle condition est nécessaire pour qu'un corps tourne à vitesse angulaire uniforme ?

<p>Un moment de force nul. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est le moment cinétique d'un point matériel basé sur sa masse, sa vitesse et sa distance à l'axe O?

<p>L = Iω (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la principale influence du moment d'inertie I0 sur un objet en rotation?

<p>Il quantifie la difficulté à changer de direction. (A)</p> Signup and view all the answers

Comment le moment d'inertie est-il calculé par rapport à un axe de rotation?

<p>I0 = ∑ mi r^2 (C)</p> Signup and view all the answers

La quantité de mouvement linéaire d'un objet est définie par quelle formule?

<p>p = mv (D)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qui caractérise le mouvement angulaire par rapport au mouvement linéaire?

<p>Le moment cinétique est analogue à la quantité de mouvement linéaire. (D)</p> Signup and view all the answers

Quel effet a la distance au centre de masse sur le moment d'inertie?

<p>Elle influence directement en augmentant I0 si elle s'éloigne. (C)</p> Signup and view all the answers

Comment la posture affecte-t-elle le moment d'inertie du corps humain?

<p>Elle ajuste le moment d'inertie selon la configuration corporelle. (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'équivalent du moment cinétique pour le mouvement angulaire?

<p>L = I0 * ω (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle caractéristique d'un segment influence son moment cinétique?

<p>La masse et la distance au centre de masse. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel paramètre n’est pas directement lié au moment cinétique?

<p>Température (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'effet du changement de direction sur le moment cinétique d'un bras?

<p>Il entraîne une variation du moment cinétique. (A)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi est-il essentiel de réduire le moment d'inertie lors de la course?

<p>Pour maximiser la vitesse angulaire. (A), Pour maintenir la cadence avec les jambes. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est un facteur important dans la dynamique des sprinters?

<p>La biologie humaine et la biomécanique. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel type de mouvement est associé au moment cinétique dans le contexte de la course?

<p>Mouvement circulaire et angulaire. (D)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Difficulté à balancer les bras

La difficulté à balancer les bras pendant la course dépend de l'angle du coude, de la masse du bras et de la vitesse du mouvement des bras.

Moment d'une force

Le moment d'une force est une grandeur vectorielle qui mesure l'effet de rotation d'une force autour d'un axe.

Moment cinétique

Le moment cinétique est une grandeur vectorielle qui mesure la quantité de mouvement de rotation d'un corps.

Moment d'inertie

Le moment d'inertie est une grandeur scalaire qui mesure la résistance d'un corps à la rotation.

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Levier

Les leviers sont des machines simples qui amplifient les forces grâce à un point d'appui.

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Effet de la masse sur le moment cinétique

Le moment cinétique est proportionnel à la masse du corps. Plus la masse est élevée, plus le moment cinétique est important.

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Effet de la distance sur le moment cinétique

Le moment cinétique est proportionnel à la distance du corps par rapport à l'axe de rotation. Plus le corps est éloigné de l'axe, plus le moment cinétique est important.

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Effet de la vitesse sur le moment cinétique

Le moment cinétique est proportionnel à la vitesse du corps. Plus le corps se déplace rapidement, plus le moment cinétique est important.

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Le moment cinétique est une grandeur vectorielle

Le moment cinétique est une grandeur vectorielle. Cela signifie qu'il a une direction. La direction du moment cinétique est perpendiculaire au plan de rotation du corps.

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Moment cinétique d'un point matériel

Le moment cinétique d'un point matériel (mouvement circulaire) est la mesure de sa tendance à continuer à tourner. Il dépend de la masse du point, de sa distance à l'axe de rotation et de sa vitesse angulaire.

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Moment cinétique d'un corps rigide

Le moment cinétique d'un corps rigide (mouvement circulaire) est la mesure de sa tendance à continuer à tourner. Il dépend du moment d'inertie du corps et de sa vitesse angulaire.

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Vitesse angulaire

La vitesse angulaire mesure la vitesse de rotation d'un corps. Elle est exprimée en radians par seconde.

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Vitesse linéaire

La vitesse linéaire mesure la vitesse de déplacement d'un corps dans une direction. Elle est exprimée en mètres par seconde.

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Quantité de mouvement

La quantité de mouvement linéaire mesure la quantité de mouvement d'un corps en mouvement rectiligne. Elle est exprimée en kg m/s.

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Moment cinétique (mouvement circulaire)

Le moment cinétique est une grandeur vectorielle qui mesure la quantité de mouvement de rotation d'un corps. Il dépend du moment d'inertie du corps et de sa vitesse angulaire.

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Variation du moment cinétique du bras

Le changement de direction du bras implique une variation de son moment cinétique. Cela est lié à la force qu'il faut appliquer pour déplacer le bras.

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Moment d'inertie (définition)

Le moment d'inertie est une grandeur scalaire qui mesure la résistance d'un corps à la rotation. Il dépend de la distribution de la masse du corps par rapport à l'axe de rotation.

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Le moment d'inertie dépend de...

Le moment d'inertie d'un corps dépend de sa masse et de la position de l'axe de rotation.

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Moment d'inertie minimal

Le moment d'inertie d'un corps est minimal lorsqu'il tourne autour de son centre de masse.

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Moment d'inertie du corps humain

Le moment d'inertie d'un corps humanoïde est différent selon la posture, la position de l'axe de rotation et les segments du corps.

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Moment cinétique local

Le moment cinétique local d'un segment du corps est le moment cinétique de ce segment par rapport à un axe passant par le centre de masse du corps entier.

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Moment cinétique distant

Le moment cinétique distant d'un segment du corps est le moment cinétique de ce segment par rapport à un point distant du centre de masse du corps entier.

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Moment cinétique total

Le moment cinétique total d'un corps est la somme vectorielle des moments cinétiques locaux de chaque segment du corps.

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2ème loi de Newton (mouvement angulaire)

La deuxième loi de Newton appliquée au mouvement angulaire décrit comment un moment appliqué affecte le moment cinétique d'un objet.

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Moment (M0)

Le moment est une force appliquée à une certaine distance d'un axe de rotation, ce qui a tendance à faire pivoter l'objet.

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Moment cinétique (L0)

Le moment cinétique est la mesure de la « quantité de mouvement rotationnelle » d'un objet. Il dépend de la masse, de la vitesse angulaire et de la distribution de la masse autour de l'axe de rotation.

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Moment d'inertie (I0)

Le moment d'inertie est une mesure de la résistance d'un objet à la rotation. Il dépend de la distribution de la masse de l'objet autour de l'axe de rotation.

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Vitesse angulaire (ω)

La vitesse angulaire est la vitesse à laquelle un objet tourne autour d'un axe. Elle est généralement mesurée en radians par seconde (rad/s).

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Accélération angulaire (α)

L'accélération angulaire est le taux de changement de la vitesse angulaire. Elle est généralement mesurée en radians par seconde carrée (rad/s²).

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1ère loi de Newton (loi d'inertie)

La première loi de Newton pour la rotation stipule qu'un objet en rotation restera en rotation à vitesse angulaire constante à moins que d'un moment externe ne soit appliqué et ne modifie son mouvement.

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Corps rigide

Un corps rigide est un corps où la distance entre deux points quelconques reste constante, même lorsqu'il est soumis à une force.

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Relation entre moment externe et accélération angulaire

Si le moment d'inertie reste constant, alors le moment externe est directement proportionnel à l'accélération angulaire.

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Moment d'inertie variable

Le moment d'inertie peut changer si la distribution de masse de l'objet change, par exemple lorsqu'un patineur sur glace ramène ses bras.

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Qu'est-ce que le moment d'une force ?

Le moment d'une force est une grandeur vectorielle qui mesure l'effet de rotation d'une force autour d'un axe.

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Que se passe-t-il si la force n'est pas appliquée au centre de masse ?

Si la force n'est pas appliquée au centre de masse d'un objet, cela crée un moment. Plus la distance entre la force et le centre de masse est grande, plus le moment est important.

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Qu'est-ce que le centre de masse ?

Le centre de masse est le point d'équilibre d'un objet. Si vous appliquez une force au centre de masse, l'objet ne va pas tourner.

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Qu'est-ce qu'un levier ?

Un levier est une barre rigide qui peut pivoter autour d'un point fixe appelé point d'appui.

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À quoi sert un levier ?

Un levier peut être utilisé pour amplifier la force. L'avantage mécanique est le rapport entre la force de résistance et la force d'effort.

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Comment calculer l'avantage mécanique d'un levier ?

L'avantage mécanique d'un levier est le rapport entre la distance de la force d'effort au point d'appui et la distance de la force de résistance au point d'appui.

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En quoi le corps humain est-il un système de leviers ?

Le corps humain est un système de leviers. Les os agissent comme des barres rigides, les muscles exercent la force d'effort et les articulations sont les points d'appui.

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Qu'est-ce qu'un moment ?

Un moment est une grandeur vectorielle qui mesure l'effet d'une force sur la rotation d'un objet.

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Qu'est-ce que le moment d'inertie ?

Le moment d'inertie mesure la résistance d'un objet à la rotation. Un objet avec un moment d'inertie élevé est difficile à faire tourner.

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Comment maximiser l'avantage mécanique d'un levier ?

Pour maximiser l'avantage mécanique d'un levier, il faut appliquer la force d'effort le plus loin possible du point d'appui.

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Inertie angulaire

Le moment d'un corps est la tendance d'un corps rigide à rester en mouvement angulaire uniforme.

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Moment de force (M)

Le moment de force est l'effet de rotation d'une force sur un corps.

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Moments internes

La somme vectorielle des moments de force internes à un corps est nulle.

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Force externe

La force appliquée sur un corps rigide à une certaine distance de l'axe de rotation.

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Rotation

La rotation d'un corps autour d'un axe fixe.

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Résistance à la rotation

La capacité d'un corps à résister à la rotation.

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Forces internes

Les forces qui agissent à l'intérieur d'un corps et qui maintiennent les molécules ensemble.

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Point d'application

Le point d'application d'une force sur un corps.

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Study Notes

Session physgen2024 - Information

Mécanique IV - Dynamique angulaire

  • Cours de physique générale
  • Chapitre 13
  • Enseignant: Pr François Bochud
  • Module B1.1

Objectifs du chapitre

  • Expliquer et utiliser les lois de Newton en dynamique angulaire pour calculer l'équilibre statique des systèmes physiques.
  • Définir et calculer le moment d'une force, le moment cinétique et le moment d'inertie dans des situations simples.
  • Décrire et calculer les avantages mécaniques des trois types de leviers présents dans le corps humain.

Facteurs influençant la difficulté à équilibrer les bras lors de la course

  • Angle du coude
  • Masse du bras
  • Vitesse de mouvement des bras

Quantifier un mouvement angulaire

  • Angle du coude
  • Masse du bras
  • Vitesse de mouvement des bras

Moment d'une force

  • Une force induit une rotation autour d'un axe.
  • L'efficacité de la force est augmentée lorsque son point d'application est éloigné de l'axe.
  • La force doit être appliquée perpendiculairement à la distance séparant son point d'application de l'axe.
  • Moment d'une force (en N.m) = force (en N) × distance perpendiculaire (en m)

Moment cinétique

  • Équivalent du moment linéaire.
  • Quantité de mouvement angulaire.
  • L = Iω (produit du moment d'inertie et de la vitesse angulaire).

Effet de la distance (r), la masse (m), et la vitesse (v) sur le moment cinétique (L)

  • Le moment cinétique est proportionnel à la distance à l'axe de rotation.
  • Le moment cinétique est proportionnel à la masse.
  • Le moment cinétique est proportionnel à la vitesse.

Moment cinétique d'un point matériel

  • Le moment cinétique est proportionnel au produit de la masse du point matériel, de la distance entre le point et l'axe, et de la vitesse du point.

Moment cinétique d'un corps rigide

  • Le moment d'inertie (quantité physique) quantifie l'influence de la distribution des masses sur la difficulté à effectuer un mouvement angulaire.
  • Calcul du moment d'inertie: I = Σ mi ri2

Tableau comparatif Mouvement linéaire/Angulaire

  • Les paramètres pour le mouvement linéaire sont comparés à ceux du mouvement angulaire.

Modifications de la direction d'un bras

  • Pour changer de direction, il faut changer de moment cinétique.

Loi de Newton pour le mouvement angulaire

  • 1ère loi de Newton (inertie). Un corps en rotation continuera en rotation à vitesse angulaire constante à moins qu'un moment externe ne lui soit appliqué.
  • 2ème loi de Newton (accélération). La somme des moments externes est égale au moment d'inertie multiplié par l'accélération angulaire (ΣMext=Ια).
  • 3ème loi de Newton (actions réciproques). Pour chaque couple de corps en interaction, un moment de force est exercé par un corps sur l'autre avec une magnitude égale et une direction opposée.

Questions d'examen

  • Questions d'examen sur les concepts mécaniques.

Type K - observation de la bouteille

  • Le bouchon d'une bouteille est retiré par le moment cinétique acquis.
  • Les abeilles créent un moment de force lors de leur mouvement.
  • Placer la bouteille sur une surface lisse provoque une rotation légère dans le sens opposé au bouchon.

Questions d'équilibre

  • Calculer l'équilibre statique.
  • Étude d'un exemple d'équilibre: un vélo.
  • Le centre de masse du vélo doit être aligné verticalement avec l'axe pour assurer l'équilibre.

Trois types de leviers

  • Le levier de classe 1, où la force d'effort et la résistance du poids sont de part et d'autre du pivot, a un AM ≈ 1.
  • Levier de classe 2, où la force de résistance est entre le pivot et la force d'effort, a un AM > 1.
  • Le levier de classe 3, où la force d'effort est entre le pivot et la force de résistance, a un AM < 1.

Avantages mécaniques des leviers

  • Calcul de l'avantage mécanique (AM) = force de résistance / force d'effort.
  • L'AM dépend de la longueur des bras du levier.

Pourquoi les haltérophiles échouent à soulever la barre

  • Insuffisance de la force.
  • Erreur de calcul de moment.
  • La force doit agir sur le centre de masse (CM).

Position du centre de masse (CM)

  • Le CM est proche du point le plus gros de la barre lors de la tentative de levage.

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Chapitre 13 Mécanique IV Dynamique angulaire PDF

Description

Ce quiz explore les différents facteurs influençant le balancement des bras lors de la course, ainsi que les concepts de moment et moment cinétique. Les questions portent sur la relation entre la vitesse et le moment cinétique, ainsi que sur les leviers dans le corps humain. Testez vos connaissances en physique dynamique avec ces questions ciblées.

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