ENSEIGNER
mercredi 22 novembre 2017
icar Vesion anglaise

THEME: L’Univers en mouvement et le temps
  -  Seconde (Seconde (prog. 2010) )  -  Physique

Exercice 17: Un enfant sur un manège (DS4)

 


Un enfant est debout sur un manège. Le manège est en route et tourne avec une vitesse constante.

1. Décrire le mouvement de l'enfant dans le référentiel Terre.
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2. Décrire le mouvement de l'enfant dans le référentiel manège.
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3. On prend le référentiel Terre comme référentiel galiléen.
Les forces qui s'exercent sur le système enfant se compensent : VRAI FAUX
Justification :
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Comportement des élèves: Un enfant sur un manège (DS4)




Vidéo

But: Un enfant sur un manège (DS4)

Le but de cet exercice est de vérifier que les élèves savent décrire le mouvement d'un objet dans deux référentiels différents (cas d'un mouvement circulaire uniforme dans le référentiel terrestre) et qu'ils savent utiliser les lois de la mécanique pour en déduire des informations sur la compensation des forces.

Compétences testées dans cet exercice :

Questions 1 et 2 (description du mouvement de l’enfant dans le référentiel terrestre puis dans le référentiel manège) :
Décrire le mouvement d’un point dans deux référentiels différents.
Il s’agit ici de mettre en œuvre la notion de référentiel, de visualiser correctement la situation et de connaître le sens des termes du modèle qui permettent de décrire un mouvement.

Question 3 (passage de la description du mouvement à la compensation des forces)
Connaître et savoir utiliser les quatre énoncés communément admis comme étant le principe d’inertie :
· Si un système est immobile ou s'il est en mouvement rectiligne uniforme (c'est-à-dire si sa vitesse et sa direction ne varient pas), alors les forces qui s'exercent sur le système se compensent.
· Si les forces qui s'exercent sur un système se compensent, alors le système est immobile ou est en mouvement rectiligne uniforme (c'est-à-dire que sa vitesse et sa direction ne varient pas).
· Si un système n'est ni immobile ni en mouvement rectiligne uniforme (c'est-à-dire si sa vitesse et/ou sa direction varient), alors les forces qui s'exercent sur le système ne se compensent pas.
· Inversement, si les forces qui s'exercent sur un système ne se compensent pas, alors le système n'est ni immobile ni en mouvement rectiligne uniforme (c'est-à-dire que sa vitesse et/ou sa direction varient).
Il s'agit pour l'élève de faire le lien avec les questions précédentes et d'utiliser les lois de la mécanique pour passer du mouvement à la compensation des forces.

(justification) : L'élève doit ici énoncer la loi de la mécanique qui est pertinente pour répondre à cette questions.

Corrigé: Un enfant sur un manège (DS4)

1. Dans le référentiel Terre, l’enfant a un mouvement circulaire.
2. Dans le référentiel manège, l’enfant est immobile puisque l’enfant ne bouge pas par rapport au manège.
3. Dans le référentiel Terre, l’enfant a un mouvement circulaire uniforme. Or d’après les lois de la mécanique, si un système n’est ni immobile ni en mouvement rectiligne uniforme (c’est-à-dire si la direction ou la vitesse de son mouvement varient) alors les force qui s’exercent sur ce système ne se compensent pas. On en déduit donc que les forces qui s’exercent sur l’enfant ne se compensent pas.

Savoir: Un enfant sur un manège (DS4)

L'intérêt de cet exercice est de faire appliquer les lois de la mécanique par les élèves en illustrant le fait que ces lois ne s'appliquent pas dans tous les référentiels.
Il s'agit ici d'un mouvement circulaire uniforme. On peut en déduire que les forces ne se compensent pas puisque la direction varient. Nous donnons quelques exemples d'erreurs possibles.

Pour les questions 1 et 2 :
Les erreurs peuvent avoir plusieurs sources :
- l’élève ne connaît pas les termes du modèle pour décrire un mouvement ou la signification de ces termes ;
- l’élève ne sait pas ce qu’est un référentiel ;
- l’élève n’arrive pas à visualiser le mouvement correctement.

Pour la question 3 :
Les erreurs peuvent avoir plusieurs sources :
- erreur à la question précédente ;
- prise en compte du mauvais référentiel ;
- non connaissance ou mauvaise connaissance des lois de la mécanique.

Exercice n° 17: Un enfant sur un manège (DS4)


(Double-cliquez sur la vidéo pour la lancer)

A : (lit) indiquer le mouvement euh l’enfant il était i- il était immobile ou pas (retourne la feuille et lit l’énoncé) non ils mettent qu’il est debout donc euh ah en fait debout ils se disaient pas si il était immobile ou pas