Mercredi 19 février 2014

Les colles de Physique de cette semaine seront consacrées à la dynamique du point en référentiel galiléen, aspect énergétique inclus.
Attention à la rédaction au tableau : n’additionnez pas ou n’égalisez pas des vecteurs avec des scalaires (= des « nombres »), ou vous allez vous attirer les foudres divines. Attention également à ne pas écrire des expressions non homogènes, vous devez à ce stade de l’année être capable de repérer tous seuls quand une expression n’est pas homogène.

QUESTIONS DE COURS DE CETTE SEMAINE
Q1. Enoncer le principe d’inertie. Décrire le mouvement relatif de deux référentiels galiléens.
Q2. Donner efficacement (ie. rapidement et sans se tromper) les projections d’un ou plusieurs vecteurs dans une base, à partir de figure(s) fournie(s) par le colleur.
(Exemple : on peut vous fournir une figure du type de celle ci-contre et vous demander les projections des forces dans la base

    \[(\overrightarrow{u_x},\overrightarrow{u_y})\]

. Attention ceci n’est qu’un EXEMPLE.)
Q3. Définir le travail élémentaire d’une force. Définir son travail au cours d’un déplacement fini. Définir la puissance d’une force. Examiner le cas d’une force motrice, d’une force résistante.
Q4. Enoncer puis démontrer le théorème de l’énergie cinétique..
Q5. Enoncer puis démontrer le théorème de l’énergie mécanique.

 

COMPÉTENCES ÉVALUABLES CETTE SEMAINE DANS LES EXERCICES

DYNAMIQUE DU POINT EN REFERENTIEL GALILEEN

Forces. Principes des actions réciproques.
– Établir un bilan des forces sur un système, ou plusieurs systèmes en interaction et en rendre compte sur une figure.

Référentiel galiléen. Principe d’inertie.
– Décrire le mouvement relatif de deux référentiels galiléens.
Loi de la quantité de mouvement (« principe fondamental de la dynamique ») dans un référentiel galiléen.
– Déterminer les équations du mouvement d’un point matériel ou du centre d’inertie d’un système fermé.
Mouvement dans un champ de pesanteur uniforme.
– Mettre en équation le mouvement sans frottement et le caractériser comme un mouvement à vecteur-accélération constant.
Influence de la résistance de l’air.
– Prendre en compte la traînée pour modéliser une situation réelle.
– Exploiter une équation différentielle sans la résoudre analytiquement : analyse en ordres de grandeur, détermination de la vitesse limite, utilisation des résultats fournis par un logiciel d’intégration numérique.
Pendule simple.
– Établir l’équation du mouvement du pendule simple.
– Justifier l’analogie avec l’oscillateur harmonique dans le cadre de l’approximation linéaire.
Lois de Coulomb du frottement de glissement dans le cas d’un solide en translation.
– Exploiter les lois de Coulomb fournies dans les trois situations : équilibre, mise en mouvement, freinage.
– Formuler une hypothèse (quant au glissement ou non) et la valider.

ASPECT ENERGETIQUE DE LA DYNAMIQUE DU POINT
EN REFERENTIEL GALILEEN

Puissance et travail d’une force.
– Reconnaître le caractère moteur ou résistant d’une force.
– Savoir que la puissance dépend du référentiel.
Loi de l’énergie cinétique et loi de la puissance cinétique dans un référentiel galiléen.
– Utiliser la loi appropriée en fonction du contexte.
Energie potentielle. Energie mécanique.
– Établir et connaître les expressions des énergies potentielles de pesanteur (champ uniforme), énergie potentielle gravitationnelle (champ créé par un astre ponctuel), énergie potentielle élastique, énergie électrostatique (champ uniforme et champ créé par une charge ponctuelle).
Mouvement conservatif.
– Distinguer force conservative et force non conservative. Reconnaître les cas de conservation de l’énergie mécanique. Utiliser les conditions initiales.
– Déduire d’un graphe d’énergie potentielle le comportement qualitatif : trajectoire bornée ou non, mouvement périodique, positions de vitesse nulle.
– Expliquer qualitativement le lien entre le profil d’énergie potentielle et le portrait de phase.
Positions d’équilibre. Stabilité.
– Déduire d’un graphe d’énergie potentielle l’existence de positions d’équilibre, et la nature stable ou instable de ces positions.

Bon travail à tous !