6.S : Applications des lois de Newton (résumé)
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Termes clés
| courbe inclinée | courbe sur une route inclinée de manière à aider le véhicule à franchir la courbe |
| force centripète | toute force nette provoquant un mouvement circulaire uniforme |
| Force de Coriolis | force d'inertie provoquant la déflexion apparente d'objets en mouvement lorsqu'ils sont vus dans un cadre de référence rotatif |
| force de traînée | force qui s'oppose toujours au mouvement d'un objet dans un fluide ; contrairement à la simple friction, la force de traînée est proportionnelle à une certaine fonction de la vitesse de l'objet dans ce fluide |
| friction | force qui s'oppose au mouvement relatif ou aux tentatives de mouvement entre les systèmes en contact |
| services bancaires idéaux | inclinaison d'une courbe sur une route, où l'angle de la pente permet au véhicule de parcourir la courbe à une certaine vitesse sans l'aide de frottements entre les pneus et la route ; la force externe nette exercée sur le véhicule est égale à la force centripète horizontale en l'absence de friction |
| force inertielle | force qui n'a aucune origine physique |
| friction cinétique | force qui s'oppose au mouvement de deux systèmes qui sont en contact et se déplacent l'un par rapport à l'autre |
| cadre de référence non inertiel | cadre de référence accéléré |
| friction statique | force qui s'oppose au mouvement de deux systèmes qui sont en contact et qui ne se déplacent pas l'un par rapport à l'autre |
| vitesse terminale | vitesse constante atteinte par la chute d'un objet, qui se produit lorsque le poids de l'objet est équilibré par la force de traînée vers le haut |
Équations clés
| Ampleur du frottement statique | $$f_ {s} \ leq \ mu_ {s} N$$ |
| Ampleur du frottement cinétique | $$f_ {k} = \ mu_ {k} N$$ |
| Force centripète | $$ \ begin {split} F_ {c} & = m \ frac {v^ {2}} {r} \ \ & = mr \ omega^ {2} \ end {split} $$ |
| Angle idéal d'une courbe inclinée | $$ \ tan \ thêta = \ frac {v^ {2}} {rg} $$ |
| Force de traînée | $$F_ {D} = \ frac {1} {2} C \ rho A v^ {2} $$ |
| Loi de Stokes | $$F_ {s} = 6 \ pi ou \ eta v$$ |
Résumé
6.1 Résoudre des problèmes avec les lois de Newton
- Les lois du mouvement de Newton peuvent être appliquées dans de nombreuses situations pour résoudre des problèmes de mouvement.
- Certains problèmes contiennent de multiples vecteurs de force agissant dans différentes directions sur un objet. Assurez-vous de dessiner des diagrammes, de transformer tous les vecteurs de force en composantes horizontales et verticales et de dessiner un diagramme à corps libre. Analysez toujours la direction dans laquelle un objet accélère afin de déterminer si F net = ma ou F net = 0.
- La force normale exercée sur un objet n'est pas toujours égale en amplitude au poids de l'objet. Si un objet accélère verticalement, la force normale est inférieure ou supérieure au poids de l'objet. De plus, si l'objet se trouve sur un plan incliné, la force normale est toujours inférieure au poids total de l'objet.
- Certains problèmes contiennent plusieurs grandeurs physiques, telles que les forces, l'accélération, la vitesse ou la position. Vous pouvez appliquer des concepts issus de la cinématique et de la dynamique pour résoudre ces problèmes.
6.2 Frottement
- La friction est une force de contact qui s'oppose au mouvement ou à la tentative de mouvement entre deux systèmes. Le frottement simple est proportionnel à la force normale N supportant les deux systèmes.
- L'amplitude de la force de frottement statique entre deux matériaux immobiles l'un par rapport à l'autre est déterminée à l'aide du coefficient de frottement statique, qui dépend des deux matériaux.
- La force de frottement cinétique entre deux matériaux se déplaçant l'un par rapport à l'autre est déterminée à l'aide du coefficient de frottement cinétique, qui dépend également des deux matériaux et est toujours inférieur au coefficient de frottement statique.
6.3 Force centripète
- \(\vec{F}_{c}\)La force centripète est une force « orientée vers le centre » qui pointe toujours vers le centre de rotation. Elle est perpendiculaire à la vitesse linéaire et a la magnitude $$F_ {c} = ma_ {c} \ ldotp$$
- Les cadres de référence rotatifs et accélérés ne sont pas inertiels. Les forces inertielles, telles que la force de Coriolis, sont nécessaires pour expliquer le mouvement dans de tels cadres.
6.4 Force de traînée et vitesse terminale
- Les forces de traînée agissant sur un objet se déplaçant dans un fluide s'opposent au mouvement. Pour les objets plus grands (tels qu'une balle de baseball) se déplaçant à une certaine vitesse dans l'air, la force de traînée est déterminée à l'aide du coefficient de traînée (les valeurs typiques sont données dans le tableau 6.2), de la surface de l'objet faisant face au fluide et de la densité du fluide.
- Pour les petits objets (comme une bactérie) se déplaçant dans un milieu plus dense (comme l'eau), la force de traînée est donnée par la loi de Stokes.