Interactions : actions mécaniques et forces

Indique si l’action est « de contact » ou « à distance ».

1. Une raquette frappe une balle de tennis : action
   La raquette touche la balle : action de contact.
2. La Terre attire la Lune : action
   Elles ne se touchent pas : action à distance (gravitation).
3. Un aimant que l’on déplace sous une table fait avancer une figurine en fer posée dessus : action de l’aimant sur la figurine
   L’aimant touche la table, pas la figurine : action à distance (magnétique).
4. Le courant d’une rivière emporte une feuille : action
   L’eau touche la feuille : action de contact.
5. Un peigne frotté attire de petits morceaux de papier : action
   Le peigne électrisé agit sans toucher : action à distance (électrique).

Donne l’effet de l’action : « mise en mouvement », « modification du mouvement » ou « déformation ».

1. L’action de la corde de l’arc sur la flèche, immobile jusque-là, qui part :
   La flèche passe de l’immobilité au mouvement : mise en mouvement.
2. L’action de l’airbag sur un conducteur que le choc projetait vers l’avant, et qui s’arrête :
   La vitesse du conducteur tombe à zéro : modification du mouvement.
3. L’action de la bande d’un billard sur une boule qui la heurte en biais et repart dans une autre direction :
   La trajectoire change de direction : modification du mouvement.
4. L’action d’un enfant qui écrase une boule de pâte à modeler posée sur la table :
   La boule change de forme sans se déplacer : déformation.

Toute action est réciproque. Nomme l’objet dont l’action produit l’effet décrit.

1. Un nageur fait demi-tour en poussant le mur du bassin avec ses pieds. Il repart grâce à l’action du sur ses pieds.
   Les pieds poussent le mur ; en retour, le mur agit sur les pieds : c’est cette action qui remet le nageur en mouvement.
2. Une fusée éjecte des gaz vers le bas et monte. Elle est poussée vers le haut par l’action des .
   La fusée pousse les gaz vers le bas ; en retour, les gaz poussent la fusée vers le haut.
3. Un aimant posé sur un petit chariot roule vers une vis en acier fixée dans une planche. L’aimant est attiré par la .
   L’aimant attire la vis ; en retour, la vis attire l’aimant. Comme elle est fixée, c’est le chariot qui bouge.
4. Deux patineuses immobiles sur la glace : Jade pousse Emma, et Jade recule. Jade recule à cause de l’action d’ sur elle.
   Jade agit sur Emma ; en retour, Emma agit sur Jade : les deux s’éloignent l’une de l’autre.

Nomme l’objet demandé (on néglige l’action de l’air).

1. Une valise est posée immobile sur un tapis à bagages. L’objet qui agit à distance sur la valise est la .
   La Terre attire la valise sans la toucher.
2. Un seau pend au bout d’une corde, au-dessus d’un puits. L’objet qui agit par contact sur le seau est la .
   Seule la corde touche le seau ; la poulie et le puits ne le touchent pas.
3. Une skieuse est tirée par la perche d’un téléski et glisse sur la neige. Deux objets la touchent : la perche et la .
   La neige (la piste) la soutient ; la perche la tire.
4. Dans un diagramme objet-interaction, une action à distance se représente par un trait .
   Trait pointillé pour une action à distance, trait plein pour une action de contact.

Compte les traits du diagramme objet-interaction du système en gras (on néglige l’action de l’air).

1. Un ballon de basket est resté coincé, immobile, entre l’arceau et le filet du panier. Nombre de traits pleins :
   L’arceau et le filet touchent le ballon : 2 traits pleins (et 1 trait pointillé pour la Terre).
2. Une boulette de papier d’aluminium pend au bout d’un fil ; une paille frottée, tenue à côté sans la toucher, l’écarte de la verticale. Nombre de traits pointillés :
   La Terre et la paille électrisée agissent à distance : 2 traits pointillés (et 1 trait plein pour le fil).
3. Un skateboard poussé à la main sur un trottoir. Nombre total de traits :
   Main et trottoir (contact), Terre (à distance) : 3 traits.
4. Un pot de confiture serré dans la main de Tom, qui le tient en l’air sans toucher autre chose. Nombre total de traits :
   La main (contact) et la Terre (à distance) : 2 traits.

Léo a tracé ce diagramme pour une lampe suspendue au plafond par un fil (on néglige l’air). Corrige-le.

1. L’objet qui ne doit pas figurer dans le diagramme : le
   Le plafond ne touche pas la lampe : il retient le fil, pas la lampe.
2. Le trait entre la lampe et le fil doit être un trait .
   Le fil touche la lampe : action de contact, trait plein.
3. Le trait entre la lampe et la Terre doit être un trait .
   La Terre agit sans toucher la lampe : trait pointillé.
4. Le diagramme juste compte traits.
   Un trait plein (fil) et un trait pointillé (Terre) : 2 traits.

Complète avec le vocabulaire des forces.

1. L’unité de la valeur d’une force est le .
   Le newton, de symbole N, du nom d’Isaac Newton.
2. L’instrument qui mesure la valeur d’une force est le .
   Son ressort s’allonge d’autant plus que la force est grande.
3. Le point où s’exerce une force s’appelle son point d’.
   Le point d’application : le point de contact, ou le centre de l’objet pour l’action de la Terre.
4. La droite le long de laquelle agit une force s’appelle sa .
   La direction ; le sens dit vers où, sur cette droite.

Convertis chaque valeur de force.

1. 0,6 kN = N
   1 kN = 1 000 N : 0,6 × 1 000 = 600 N.
2. 2 750 mN = N
   1 000 mN = 1 N : 2 750 ÷ 1 000 = 2,75 N.
3. 2,8 N = mN
   On multiplie par 1 000 : 2 800 mN.
4. 7 500 N = kN
   On divise par 1 000 : 7,5 kN.

On accroche une trousse à ce dynamomètre.

1. Une petite graduation de ce dynamomètre vaut N.
   Entre 1 N et 1,5 N, il y a 5 petits intervalles : 0,5 ÷ 5 = 0,1 N.
2. Le dynamomètre indique N.
   Entre 1 N et 1,5 N, 5 petits intervalles de 0,1 N ; l’index est sur la troisième graduation après 1 : 1 + 3 × 0,1 = 1,3 N.
3. Cette valeur vaut mN.
   1,3 × 1 000 = 1 300 mN.
4. Pour mesurer une force d’environ 8 N, on choisit parmi des dynamomètres de calibre 1 N, 10 N et 100 N celui de N.
   Le calibre 10 N dépasse 8 N de peu : la mesure est possible et précise ; 1 N serait abîmé, 100 N trop peu précis.

Avec l’échelle « 1 cm pour 20 N », donne la réponse demandée.

1. Longueur de la flèche représentant 60 N : cm
   60 ÷ 20 = 3 cm.
2. Longueur de la flèche représentant 90 N : cm
   90 ÷ 20 = 4,5 cm.
3. Valeur représentée par une flèche de 2,5 cm : N
   2,5 × 20 = 50 N.
4. Valeur représentée par une flèche de 0,8 cm : N
   0,8 × 20 = 16 N.

Trois forces s’exercent sur ce bloc.

1. Valeur de F₁ : N
   5 carreaux × 4 N = 20 N.
2. Valeur de F₂ : N
   7 carreaux × 4 N = 28 N.
3. Valeur de F₃ : N
   3 carreaux × 4 N = 12 N.
4. F₂ est horizontale, de sens : vers la .
   La pointe de F₂ est à gauche : sens vers la gauche.

Raisonne sur les échelles et les points d’application.

1. Une flèche de 4,8 cm représente 144 N. L’échelle est 1 cm pour N.
   144 ÷ 4,8 = 30 : 1 cm pour 30 N.
2. Avec 1 cm pour 10 N, une flèche mesure 6 cm. Si l’on passe à 1 cm pour 40 N, la même force se dessine sur cm.
   La force vaut 6 × 10 = 60 N ; 60 ÷ 40 = 1,5 cm.
3. Sur un même schéma, deux forces valent 12 N et 18 N ; la flèche de 18 N mesure 6 cm. Celle de 12 N mesure cm.
   Échelle : 18 ÷ 6 = 3 N pour 1 cm ; 12 ÷ 3 = 4 cm.
4. La flèche de la force exercée par la Terre sur un ballon part du du ballon.
   Action à distance de la Terre : point d’application au centre de l’objet.

Chaque objet est immobile et ne subit que deux forces. Complète.

1. Une boule de bowling est posée sur la piste. La Terre l’attire avec 70 N ; la piste exerce sur elle une force de N.
   Les deux forces se compensent : même valeur, 70 N.
2. La force exercée par la piste sur la boule a pour direction la .
   Même direction que la force de la Terre : la verticale.
3. Un pot de fleurs pend au bout d’un ressort accroché au plafond. La Terre l’attire avec 40 N ; le ressort exerce sur lui une force de N.
   Équilibre : la force du ressort vaut aussi 40 N.
4. La force exercée par le ressort sur le pot est dirigée vers le .
   Sens opposé à celui de la Terre (vers le bas) : vers le haut.

Chaque schéma montre les deux forces subies par une balle (même échelle). Réponds par une lettre.

1. Schéma où les deux forces se compensent :
   En C : même direction (verticale), sens opposés, même longueur donc même valeur.
2. Schéma où les deux forces ont le même sens :
   En A, les deux flèches pointent vers le bas : leurs effets s’ajoutent.
3. Schéma où les forces sont opposées mais de valeurs différentes :
   En D, la flèche vers le bas est plus longue (3 carreaux contre 2).
4. Schéma où les forces n’ont pas la même direction :
   En B, une force est horizontale, l’autre verticale.

Raisonne sur l’équilibre. Pour les deux premières questions, un anneau très léger (on néglige l’action de la Terre sur lui) est tiré par deux dynamomètres, sur une même droite, en sens opposés.

1. L’anneau reste immobile ; le premier dynamomètre indique 3,5 N. Le second indique N.
   Immobile : les deux forces se compensent, même valeur 3,5 N.
2. On tire plus fort sur le second dynamomètre, sans changer le premier. L’anneau part du côté du dynamomètre.
   Les forces ne se compensent plus : l’anneau part du côté de la plus grande, le second.
3. Lucas affirme : « un téléphone posé sur une étagère ne subit aucune force, puisqu’il est immobile ». En réalité, il en subit .
   L’action de la Terre et celle de l’étagère : 2 forces, qui se compensent.
4. Un dirigeable reste immobile en l’air : la Terre l’attire avec 80 000 N, et l’air le pousse vers le haut avec N.
   Immobile, il subit deux forces qui se compensent : la poussée de l’air vaut aussi 80 000 N.