Introduction

Plan du cours

1. Vocabulaire et outils
2. Lois de Newton
3. Aspects énergétiques
4. Numérique et programmation
5. Méthode de résolution de problème

Rappels

Rappels

Travail d'une force

Le travail $W(\overrightarrow{F}{)}_{A\to B}$ d'une force $\overrightarrow{F}$ s'exerçant sur un système lors d'un déplacement de A à B est égal au produit scalaire de la force $\overrightarrow{F}$ par le vecteur déplacement $\overrightarrow{AB}$.

$$\begin{array}{rl}W(\overrightarrow{F}{)}_{A\to B}& =\overrightarrow{F}\cdot \overrightarrow{AB}\\ & =F\times AB\times \cos (\overrightarrow{F},\overrightarrow{AB})\end{array}$$

• W>0, Le travail est moteur : La force agit dans le sens du déplacement
• W<0, Le travail est résistant : La force s’oppose au déplacement
• W=0, Le travail est nul : La force est perpendiculaire au déplacement

Energies

L'énergie mécanique d'un système est la somme de son énergie cinétique et de son énergie potentielle. $E_m=E_c+E_p$

L'énergie cinétique d'un système de masse $m$ en mouvement de vitesse $\overrightarrow{v}$ est égale à la moitié du produit de la masse $m$ par le carré de la norme de la vitesse $v$. $E_c=\frac{1}{2}m{v}^2$

L'énergie potentielle de pesanteur d'un système de masse $m$ dans un champ de pesanteur uniforme de norme $g$ est égale au produit de la masse $m$ par la norme du champ de pesanteur $g$ par l'altitude $z$ du système. $E_p=mgz$

Objectifs

• Savoir justifier qualitativement la position du centre de masse d’un système, cette position étant donnée.
• Savoir discuter qualitativement du caractère galiléen d’un référentiel donné pour le mouvement étudié.
• Connaître l'expression de la force électrique exercée par un champ électrique uniforme sur une particule chargée.
• Connaitre l'expression de la force de pesanteur exercée par un champ de pesanteur uniforme sur une particule de masse m.
• Savoir utiliser la deuxième loi de Newton dans des situations variées pour en déduire :
  • le vecteur accélération du centre de masse, les forces appliquées au système étant connues ;
  • la somme des forces appliquées au système, le mouvement du centre de masse étant connu.
• Savoir établir et exploiter les équations horaires du mouvement.
• Savoir établir l’équation de la trajectoire.
• Savoir montrer que le mouvement dans un champ uniforme est plan.
• Savoir discuter de l’influence des grandeurs physiques sur les caractéristiques du champ électrique créé par un condensateur plan, son expression étant donnée.
• Savoir décrire le principe d’un accélérateur linéaire de particules chargées.
• Savoir exploiter la conservation de l’énergie mécanique ou le théorème de l’énergie cinétique dans le cas du mouvement dans un champ uniforme.
• Savoir utiliser des capteurs ou une vidéo pour déterminer les équations horaires du mouvement du centre de masse d’un système dans un champ uniforme. Savoir étudier l’évolution des énergies cinétique, potentielle et mécanique.
• Savoir représenter, à partir de données expérimentales variées, l’évolution des grandeurs énergétiques d’un système en mouvement dans un champ uniforme à l’aide d’un langage de programmation ou d’un tableur.
• Savoir résoudre déterminer la primitive d’une fonction, utiliser la représentation paramétrique d’une courbe.