Ce chapitre est fondamental en physique car il te permet de comprendre enfin pourquoi les objets se déplacent, s'arrêtent ou changent de trajectoire. En 3ème, tu vas passer de la simple observation des mouvements à leur explication scientifique grâce aux interactions. Tu vas apprendre à décrire un mouvement avec précision et à relier ce mouvement aux forces qui l'ont provoqué.
Objectifs du chapitre
- •Savoir décrire un mouvement en utilisant les bons termes (trajectoire, vitesse).
- •Comprendre qu'une force modifie le mouvement d'un objet et savoir la représenter par un vecteur.
- •Identifier les actions mécaniques (contact ou à distance) qui s'exercent sur un objet et les schématiser.
11. Décrire un mouvement
Pour décrire scientifiquement le mouvement d'un objet, tu dois répondre à trois questions. Par rapport à quoi l'objet se déplace-t-il ? C'est le référentiel, souvent le sol ou la Terre. Quelle est la forme de son chemin ? C'est la trajectoire (rectiligne, circulaire, curviligne). Enfin, à quelle vitesse l'objet parcourt-il cette trajectoire ? La vitesse moyenne se calcule en divisant la distance parcourue par la durée du trajet. Un mouvement est uniforme si la vitesse reste constante, sinon il est varié.
Imagine une voiture sur une route de campagne. Son référentiel est la Terre (la route). Sur une ligne droite, sa trajectoire est rectiligne. Si elle parcourt 100 km en 1 heure, sa vitesse moyenne est de 100 km/h. Dans un virage, sa trajectoire devient curviligne et sa vitesse peut changer : le mouvement est varié.
Pour bien choisir ton référentiel, demande-toi toujours : 'Par rapport à quoi est-ce que j'observe le mouvement ?'. Une personne dans un train en marche est immobile dans le référentiel du train, mais en mouvement dans le référentiel du sol.
22. Les forces : des actions qui modifient le mouvement
Une force est une action mécanique capable de modifier le mouvement d'un objet. Elle peut le mettre en mouvement, l'arrêter, modifier sa trajectoire ou le déformer. Une force se caractérise par quatre éléments que tu dois toujours préciser : son point d'application (où elle s'applique), sa direction (la ligne d'action), son sens (vers où elle pousse/tire) et sa valeur (son intensité, en Newton, N). On représente une force par un vecteur (une flèche) qui montre tous ces éléments.
Quand tu tires sur une corde lors d'un tir à la corde, tu appliques une force sur la corde. Point d'application : tes mains. Direction : celle de la corde. Sens : vers toi. Valeur : l'intensité de ton effort. Cette force modifie le mouvement de la corde (et si tu es plus fort, celui de l'équipe adverse !).
Pour bien dessiner ton vecteur force, commence toujours par le point d'application. La longueur de la flèche doit être proportionnelle à la valeur de la force (plus c'est fort, plus la flèche est longue).
33. Les différentes interactions (actions mécaniques)
Il existe deux grandes façons d'exercer une force sur un objet. Soit par contact : il faut toucher l'objet (un coup de pied dans un ballon, le frottement du sol sur tes chaussures). Soit à distance : l'action s'exerce sans contact direct. La principale force à distance que tu étudies est le poids, dû à l'attraction de la Terre. Tout objet ayant une masse est attiré vers le centre de la Terre. Son poids se calcule à partir de sa masse.
Interaction de contact : tu pousses une porte pour l'ouvrir. Interaction à distance : une pomme qui tombe de l'arbre est soumise à son poids, une force dirigée vers le sol, exercée par la Terre sans la toucher directement.
Ne confonds pas la masse (m, en kg) et le poids (P, en N) ! Ta masse est la même sur Terre et sur la Lune, mais ton poids serait environ 6 fois plus faible sur la Lune car g y est plus petit.
44. Le bilan des forces et leurs effets
Sur un objet, plusieurs forces peuvent s'appliquer en même temps. Pour prévoir le mouvement, tu dois faire le bilan de toutes ces forces. Si les forces se compensent (elles sont égales et opposées), leur effet est nul : l'objet reste immobile ou continue son mouvement rectiligne uniforme. C'est le principe d'inertie. Si les forces ne se compensent pas, elles modifient le mouvement : l'objet accélère, ralentit ou change de direction.
Un livre posé sur une table est immobile. Deux forces agissent sur lui : son poids (vers le bas) et la réaction de la table (vers le haut). Elles sont égales et opposées, elles se compensent. C'est pourquoi le livre ne bouge pas. Si tu pousses le livre, tu ajoutes une force : le bilan n'est plus équilibré et le livre se met en mouvement.
Pour faire un bon bilan, isole mentalement l'objet et demande-toi : 'Qui le touche ?' (forces de contact) et 'La Terre l'attire ?' (poids). Dessine ensuite toutes les forces qui s'appliquent SUR cet objet.
55. Interaction réciproque : l'action et la réaction
Quand un objet A exerce une force sur un objet B, alors l'objet B exerce simultanément une force sur l'objet A. Ces deux forces sont toujours égales en intensité, de même direction, mais de sens opposés. C'est le principe des actions réciproques. Ces forces s'appliquent sur des objets différents, donc elles ne se compensent pas !
Quand tu t'appuies contre un mur, tu exerces une force sur le mur (action). Le mur exerce en retour une force égale sur toi (réaction), qui te permet de rester en équilibre. Sans ce mur, tu tomberais ! Autre exemple : la rame d'un bateau pousse l'eau vers l'arrière (action), et l'eau pousse la rame (et donc le bateau) vers l'avant (réaction).
Pour ne pas te tromper, souviens-toi que l'action et la réaction sont une paire inséparable, mais qu'elles agissent sur deux corps distincts. Si tu les dessines sur le même schéma, elles ne partent pas du même point !