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</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.</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.</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.</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.</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.</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.</p> Signup and view all the answers

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

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

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

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

    Quand un levier peut-il être considéré comme idéal ?

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

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

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

    Quelle est l'unité de mesure du moment angulaire ?

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

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

    <p>Le moment d'inertie</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</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</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.</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Moment de force</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.</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.</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}$</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.</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.</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.</p> Signup and view all the answers

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

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

    Comment se définit le moment cinétique d'un corps ?

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

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

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

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

    <p>p = mv</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.</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.</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.</p> Signup and view all the answers

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

    <p>L = I0 * ω</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.</p> Signup and view all the answers

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

    <p>Température</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.</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.</p> Signup and view all the answers

    Quel est un facteur important dans la dynamique des sprinters?

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

    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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