PHYSIQUE EXPERIMENTALE CAHIER DE LABORATOIRE

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4 Introduction MEC-1 Dans le premier cas particulier du mouvement rectiligne uniforme (MRU), nous avons : at ( ) = 0 vt () = v = constante 0 xt () = x+ v ( t-t ) 0 0 0 (7) (8) (9) Graphiquement, avec le temps en abscisses, v(t) et x(t) sont représentées respectivement par une horizontale et une droite de pente v0 (figure 2). Figure 2 Dans le second cas particulier du mouvement uniformément accéléré (MRUA), nous avons : at () = a= constante vt () = v0+ a( t-t 0) xt () = x v 1 ( t-t ) a ( t-t ) + + 0 0 0 2 0 Graphiquement, avec le temps en abscisses, a(t), v(t) et x(t) sont représentées respectivement par une horizontale, une droite de pente a et une parabole (figure 3). Figure 3 2 (10) (11) (12)
2. DYNAMIQUE – LOIS <strong>DE</strong> NEWTON 5 Introduction MEC-1 La cinématique permet une description précise du mouvement des corps, mais ne donne aucune information quant aux causes de ce mouvement. C'est la dynamique qui établit le lien entre le mouvement d'un corps et les forces qui produisent ce mouvement. Le concept de force est très utile pour représenter ces interactions d’un corps avec son environnement ; l'objet mathématique qui lui est associé est un vecteur. La connaissance de toutes les forces qui agissent dans un système, associée à la connaissance des conditions initiales des mouvements décrits par les corps sur lesquels s'exercent les forces suffit pour déterminer entièrement le mouvement des corps en question, à l'aide des lois fondamentales de la mécanique, énoncées par Newton. Newton a introduit une idée essentielle : ce n'est pas le mouvement qu'il faut expliquer, mais bien les modifications au mouvement. A cette idée correspond le principe d'inertie : si un objet, livré à lui-même, n'est pas perturbé, il continue de se déplacer à vitesse constante (cette vitesse est éventuellement nulle), en ligne droite, pour autant que le référentiel dans lequel ce mouvement est repéré soit lui-même inertiel (ceci est d'ailleurs la définition d'un référentiel d'inertie). La seconde loi de Newton, dont le principe d'inertie est un cas particulier, établit une règle qui lie les modifications de l'état de mouvement d'un corps aux forces qui s'exercent sur lui. Mathématiquement, elle s'énonce F = ma Cause Effet (13) où F est la résultante des forces qui s'exercent sur le corps de masse m 1 . La loi dit alors que l'accélération (dérivée de la vitesse, c'est-à-dire taux de changement de la vitesse par rapport au temps) est proportionnelle à la force, et que le coefficient de proportionnalité est la masse du corps. La masse représente donc le coefficient d'inertie de ce corps : lorsque deux 1 Nous ne considérons ici que des vitesses faibles par rapport à la vitesse de la lumière. Dans ce cas, la masse du corps sera constante et égale à sa masse au repos.
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