PEGASUS Physique Ch2

🎯 Renseignements d'examen captés

« Dans des QCM, normalement on est très précis : on dit qu'il n'y a pas de frottement, ou on ne dit rien — dans ce cas vous devez garder dans la tête que peut-être il y a un frottement. » (séance 2) — l'hypothèse fait la réponse (série 2 Q2 « roues bien huilées », 2021 Q16 « sans frottements »).
« Je dois vite arriver aux forces de frottement, parce que sinon vous allez avoir un problème avec la série des exercices. » (séance 2) — les frottements = le cœur calculatoire de la série 2 (Q5, Q6, Q9) et de Med'moi Q17.
Les questions du cours sont des QCM déguisés qui reviennent à l'examen : la cycliste (d.8) = SFO 2022-23 Q1 ; Cyrano (d.15) = SFO 2023-24 Q1 ; le camion/crash = SFO 2021 Q16 et Med'moi K′10. Les exercices d'approfondissement (Q9, Q10) font partie du champ de l'examen (en-tête de la série).
Rectificatif de la séance 4 sur la question de la roue (d.34) : « lisez la question pour être sûr de répondre à la bonne question » — force sur le sol ≠ force sur la roue.
Les vidéos (curling, chariots, tracteur, ressort, dynamomètre, éléphant, funambule) sont les « expériences » que le prof convertit en questions : « la physique est une science expérimentale ».

Notions (6) → micro-notions (21)

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N1 · 1ʳᵉ et 2ᵉ lois de Newton : force, masse, inertie, somme des forces

d.1-8

0/4

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1ʳᵉ loi : « pas d'action = pas d'accélération » (la pierre de curling)

~8 min

📊 DIAPOS d.3-4
Si on n'y touche pas : un objet immobile reste immobile, un objet en mouvement continue « sur son élan » à vitesse constante (même direction, même norme) = accélération nulle. Curling sans frottement (d.3) : immobile → reste immobile (A vrai), en mouvement → continue tout droit (C vrai), « va s'arrêter » faux ; il faut un effort pour l'arrêter, l'accélérer ou la dévier (D, E, F vrais : tous = accélération non nulle). Formule : Σ F⃗ = 0⃗ ⇒ a⃗ = 0⃗.

🎙️ ORAL (séance 2)
« Les choses s'arrêtent à cause de forces supplémentaires ; s'il n'y a pas de frottement, la pierre continuera tout droit — Newton a dû faire un petit saut intellectuel. » · « C'est encore bien si vous jouez au football : imaginez que le ballon saute spontanément quelque part… »

⚠️ PIÈGE
K′ : « un objet en mouvement rectiligne uniforme est soumis à une force nette dans le sens du mouvement » → FAUX (ΣF = 0). « Dévier un objet ne demande pas de force » → FAUX (changer la direction = accélérer, Ch1 d.13).

📝 TOMBE EN QCM
Série 2 Q1 (livre : équilibre car ΣF = 0, pas « aucune force ») ; SFO 2021 Q16 D (l'objet non arrimé continue par inertie) ; Med'moi K′10 D (organes qui continuent).

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2ᵉ loi : F⃗ = m a⃗ — le newton, la masse = inertie

~8 min

📊 DIAPOS d.5
Une action mécanique impose une accélération (changement de vitesse en direction et/ou norme) : on la nomme force, unité newton (N) = kg·m·s⁻². F⃗ = m a⃗ : a⃗ a la même direction et le même sens que F⃗, norme proportionnelle ; le coefficient positif est la masse m [kg] = quantité de matière à accélérer = inertie (résistance à la mise en mouvement). L'effet (accélération) est proportionnel à la cause (force). Sur la figure, v⃗ n'est pas aligné avec F⃗ : la force dirige l'accélération, pas la vitesse.

🎙️ ORAL (séance 2)
« La masse vous dit avec quelle facilité vous pouvez accélérer un objet avec une force donnée : mon crayon, très facilement ; une chaise, beaucoup plus difficile. C'est lié à l'inertie. » · « kg·m/s², c'est ce qu'on appelle Newton, parce que c'est Newton qui a inventé la deuxième loi. »

⚠️ PIÈGE
La force n'est PAS dans la direction de la vitesse (virage : F⃗ vers le centre, v⃗ tangente). « Une force constante donne une vitesse constante » → FAUX : une accélération constante (MRUA). Unité : 1 N = 1 kg·m/s², pas kg·m/s (c'est p).

📝 TOMBE EN QCM
Série 2 Q3 (menhir : F₂ = F₁ − ma = 300 N) ; SFO 2022-23 Q1 ; 2011 Q53 et Med'moi Q14 via F·Δt = m·v.

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Une force est nécessaire pour… (et la règle des QCM sur le frottement)

~6 min

📊 DIAPOS d.6
Mettre en mouvement, dévier, freiner : oui (accélération non nulle). Maintenir le mouvement : non sans frottement (1ʳᵉ loi), oui avec (vélo en plaine : le frottement de l'air). Règle du prof pour les QCM : « on dit qu'il n'y a pas de frottement, ou on ne dit rien — alors gardez en tête qu'il y a peut-être un frottement ».

🎙️ ORAL (séance 2, seconde partie)
« Vous étiez partagés sur le B, et c'est un bon signe : sans frottement, pas besoin de force, il continue tout droit ; mais si vous faites du vélo en plaine, vous devez quand même pédaler à cause du frottement contre l'air. Dans les QCM, normalement on est très précis. »

⚠️ PIÈGE
Lire l'hypothèse avant de répondre : « on néglige les frottements » change la réponse de B. Sans indication, la question de la série 2 Q2 dit « roues bien huilées » = frottement roues/sol négligé.

📝 TOMBE EN QCM
Toute question « force nécessaire / vitesse constante » : SFO 2022-23 Q1, série 2 Q1-Q2 ; les hypothèses « sans frottement » de 2021 Q16.

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Plusieurs forces : Σ F⃗ = m a⃗ (vectorielle) — la cycliste à vitesse constante

~10 min

📊 DIAPOS d.7-8
Les effets de plusieurs forces sur un objet s'ajoutent : Σ F⃗ = m a⃗, somme vectorielle (rugby : deux équipes qui poussent aussi fort ⇒ immobile ; il se met en mouvement si Σ F⃗ ≠ 0⃗). Cycliste à effort constant et vitesse constante (K′ à 8 options) : a nulle V, a constante V, force de la cycliste nulle F, somme des forces nulle V, la force compense le frottement V, il faut une force pour maintenir le mouvement V, 1ʳᵉ loi vérifiée V, 2ᵉ loi vérifiée V.

🎙️ ORAL (séance 2, seconde partie)
« Par définition vitesse constante veut dire accélération 0. Si l'accélération est 0, il faut que la somme des forces soit nulle — sinon, avec la deuxième loi, il y aurait forcément une accélération. Si la cycliste exerce une force, il faut une autre force qui la compense : le frottement. » · « Les lois de physique sont toujours vraies — enfin, en physique il n'y a pas de vérité absolue, ça il n'y a qu'en maths ; mais pour le cours, la 1ʳᵉ et la 2ᵉ loi sont toujours vraies. »

⚠️ PIÈGE
Deux forces perpendiculaires ne s'annulent jamais (somme vectorielle). « La force du cycliste est nulle » (C) est le distracteur : c'est la SOMME qui est nulle, pas chaque force.

📝 TOMBE EN QCM
SFO 2022-23 Q1 (mot pour mot : « la somme des forces est nulle ») ; série 2 Q3 (somme de deux forces opposées).

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N2 · 3ᵉ loi : action-réaction, transmission des forces, forces internes

d.9-16

0/4

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3ᵉ loi : F⃗AB = −F⃗BA, sur deux objets différents — attention au sens d'écriture

~8 min

📊 DIAPOS d.9-11
En chaque point, si A exerce F⃗_BA sur B, alors B exerce une force opposée F⃗_AB sur A : F⃗_AB = −F⃗_BA (même norme, sens opposé, sur deux objets différents). Notation : F_AB = force exercée SUR A PAR B. Chariots + élastique (d.9-10) : quand on brûle la ficelle, ils partent à la même vitesse (même force, masses égales).

🎙️ ORAL (séance 2, seconde partie)
« Vous allez dire : mais ça voudrait dire que les deux ne peuvent jamais bouger — ce n'est pas ça que la troisième loi veut dire : c'est une loi qui doit être vérifiée à chaque point. » · « Une fois qu'on a fait le choix de notation, il ne faut pas trop le changer, sinon on ne comprend plus rien. »

⚠️ PIÈGE
Action et réaction ne s'annulent PAS (elles agissent sur des corps différents) ; ce qui s'annule, ce sont deux forces sur le MÊME corps (poids et normale). Confondre F_AB (sur A) et F_BA (sur B).

📝 TOMBE EN QCM
SFO 2021 Q16 A (arbre → camion vers l'arrière : V ; camion → arbre vers l'arrière : F) ; Med'moi K′10 A ; SFO 2023-24 Q1 C (oreilles → mains vers le bas).

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Pousser le sol pour avancer : trottinette, Terre-Lune, tracteur sur la planche, chariot

~8 min

📊 DIAPOS d.12-13
Le pied exerce une force sur le sol vers l'arrière (elle projette les graviers) ; le sol exerce sur le pied une force vers l'avant qui met la trottinette en mouvement. Terre-Lune : F⃗_LT sur la Lune, F⃗_TL sur la Terre (marées) — mêmes normes, accélérations très différentes (a = F/m). Tracteur sur une planche à rouleaux (d.12) : la planche part en sens opposé. Série 2 Q2 : marcher sur un chariot ⇒ il se déplace en sens opposé (C).

🎙️ ORAL (séance 2, seconde partie)
« Pour que moi je puisse avancer, il faut qu'il y ait une force de moi sur le sol, et que le sol pousse contre moi. Sur la glace, vous n'arrivez pas à pousser contre le sol : vous allez glisser, tomber, mais pas avancer. » · « La Terre va aussi autour de la Lune — elle tourne autour d'un point à l'intérieur de la Terre. »

⚠️ PIÈGE
Le sol « ne bouge pas » seulement parce que toute la Terre y est attachée (a = F/M ≈ 0) ; sur une planche libre, il recule. « Cela dépend du frottement roues/sol » (série Q2 D) est le distracteur : les roues « bien huilées » l'écartent.

📝 TOMBE EN QCM
Série 2 Q2 (chariot : C) ; 2011 Q56 (bille tirée : force du sol) ; d.34-35 (roue qui pédale).

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Transmission des forces : 1ʳᵉ loi à chaque objet, 3ᵉ loi à chaque attache — corde, tension, poulie

~10 min

📊 DIAPOS d.14
Méthode : 1ʳᵉ loi à chaque objet (Σ F⃗ = 0⃗ pour la masse, la corde, le crochet) + 3ᵉ loi à chaque point d'attache. La masse statique de 1 kg tire la corde vers le bas ⇒ la corde tire la masse vers le haut, transmet la force (tension) ⇒ le crochet tire le plafond vers le bas, le plafond réagit vers le haut. On a négligé le poids de la corde ! Série 2 Q7 (blocs + poulie immobiles, m₂ = 5 kg) : T = m₂g = 50 N = frottement sur le bloc 1 (la poulie transmet la tension).

🎙️ ORAL (séance 2, seconde partie)
« Les forces sont transmises à travers tous les objets ; il y a toujours une balance de forces qui doit s'annuler pour éviter l'accélération. »

⚠️ PIÈGE
Utiliser m₁ (100 N) au lieu de la tension : la masse du bloc posé n'entre que dans la normale. Avec une corde pesante, la tension diffère entre le haut et le bas.

📝 TOMBE EN QCM
Série 2 Q7 (E : 50 N) ; 2011 Q56 (traction = frottement à vitesse constante).

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Cyrano : les forces internes n'ont pas d'effet sur le mouvement de l'ensemble

~10 min

📊 DIAPOS d.15-16
Se soulever en tirant sur ses bottes (ou ses oreilles) : faux. On tire la botte vers le haut (F⃗_BA), la botte tire vers le bas (F⃗_AB, 3ᵉ loi) : F⃗_AB + F⃗_BA = 0⃗ ⇒ (1ʳᵉ loi) pas d'accélération de l'ensemble : les forces internes n'ont pas d'effet sur le mouvement de l'ensemble. Pour bouger il faut pousser contre un objet extérieur (sauter : le sol) — dans l'espace, rien contre quoi pousser ⇒ les astronautes s'attachent (ou une petite fusée).

🎙️ ORAL (séance 2, seconde partie)
« Vous pouvez l'essayer expérimentalement — la physique est une science expérimentale. Vu que personne n'est en train de léviter vers le plafond, la réponse est claire. » · « Si une des forces est interne et l'autre externe, vous avez une force résultante, parce que la force opposée agit sur un autre objet. »

⚠️ PIÈGE
SFO 2023-24 Q1 : « la somme des forces sur l'oreille est nulle » = VRAI (l'oreille ne bouge pas) ; « ça marcherait si la force des mains dépassait le poids » = FAUX (interne, quelle que soit la norme) ; « les oreilles exercent sur les mains une force vers le haut » = FAUX (vers le bas).

📝 TOMBE EN QCM
SFO 2023-24 Q1 (Cyrano/oreilles, B) ; le même raisonnement pour la 3ᵉ loi tombe presque chaque année (2021 Q16, Med'moi K′10).

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N3 · Ressort et mouvement harmonique

d.17-22

0/3

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F⃗R = −k x⃗ : force de rappel, raideur k [N/m], déformation x = l − l₀

~8 min

📊 DIAPOS d.17
Le ressort s'oppose à sa déformation par une force de rappel : même direction et sens opposé à la déformation, norme proportionnelle à x = l − l₀ : F⃗_R = −k x⃗, k = raideur [N/m]. Suspendu à l'équilibre : k·ΔL = m·g (série 2 Q4 : k₁ = 0,8·10/0,04 = 200 N/m, k₂ = 0,5·10/0,05 = 100 N/m ⇒ rapport 2). Sur un plan incliné (Q8) : mg sinθ = k(l₀ − l) ⇒ l = 15 − 5 = 10 cm (ressort comprimé de 5 cm).

🎙️ ORAL (séance 2, seconde partie)
« Le ressort va résister à une déformation : une compression, il pousse contre ; une extension, il essaie de restaurer — c'est une force de restauration, directement proportionnelle mais dans le sens inverse de votre x. » · « Les unités de la raideur sont newton par mètre. »

⚠️ PIÈGE
Comparer les longueurs totales au lieu des ALLONGEMENTS (Q4 : 4 cm vs 5 cm). Répondre la déformation (5 cm) quand on demande la longueur (10 cm, Q8). Le signe − dit seulement « rappel » ; en norme F = k·|x|.

📝 TOMBE EN QCM
Série 2 Q4 (A), Q8 (E) ; Med'moi 2024-25 Q19 B (ressort) ; formulaire : F⃗ = −k x⃗.

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Mouvement harmonique : −kx = m x″ ⇒ x(t) = A cos(ωt + φ), ω = √(k/m)

~10 min

📊 DIAPOS d.18
2ᵉ loi sur l'objet accroché : F_R = −kx = ma = m x″ (équation différentielle « qui ne dépend que de x »). Solution : x(t) = A cos(ωt + φ) — amplitude A, pulsation (fréquence angulaire) ω, phase φ fixée par la position initiale — avec ω = √(k/m). Vérification (série 2 Q10) : x′ = −ωA₀ sin(ωt+φ) (vitesse), x″ = −ω²A₀ cos(ωt+φ) = −ω²(x − l₀) ⇒ mω² = k. Conditions initiales : x₀ = l₀ + A₀cos φ, v₀ = −ωA₀ sin φ ; v₀ = 0 ⇒ φ = 0 (ou π).

🎙️ ORAL (séance 2, seconde partie)
« Vous avez maintenant ce qu'on appelle une équation différentielle ; dans une série d'exercices vous allez vérifier que la solution est donnée par un cosinus ou un sinus : ça s'appelle un mouvement harmonique. ω, c'est racine de k sur m ; en effet moi je préfère fréquence angulaire, mais pulsation c'est plus court. »

⚠️ PIÈGE
ω n'est PAS la fréquence f (ω = 2πf). L'amplitude n'apparaît pas dans ω. « x = A cos(ωt) » suppose φ = 0 (départ à l'amplitude maximale, v₀ = 0).

📝 TOMBE EN QCM
Série 2 Q10 (approfondissement — « fait partie du champ de l'examen ») ; Med'moi 2024-25 Q19 B ; formulaire : x(t) = A cos(ωt + φ), ω = √(k/m).

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T = 2π/ω = 2π√(m/k), f = 1/T : masse ↑ ⇒ plus lent, k ↑ ⇒ plus rapide, amplitude sans effet

~8 min

📊 DIAPOS d.19-22
cos(α + 2π) = cos α : le mouvement se répète quand ωt augmente de 2π. Période : ωT = 2π ⇒ T = 2π/ω ; fréquence : f = ω/2π = 1/T, ω = 2πf, ω en rad/s (« cf. rotations »). Donc T = 2π√(m/k) : masse plus lourde ⇒ fréquence plus faible (B) ; ressort plus raide ⇒ oscillation plus rapide (C). Racine carrée : m × 4 ⇒ T × 2. L'amplitude ne change ni T ni f (ressort idéal).

🎙️ ORAL (séance 2, seconde partie)
« Après le temps grand T, l'angle ωt est passé de 0 à 2π et vous êtes de retour au même point. Plus k est grand, plus la période est courte ; plus la masse est grande, plus la période est longue. »

⚠️ PIÈGE
Confondre « fréquence plus grande » et « période plus grande ». Croire que tirer plus fort (amplitude) change la période. Oublier la racine (masse × 4 ⇒ T × 2, pas × 4).

📝 TOMBE EN QCM
Cours d.21 (le speak-up) ; Med'moi 2024-25 Q19 B ; formulaire (fréquence, période).

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N4 · Gravitation, poids, champ de pesanteur

d.23-26

0/2

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Fg = GMm/R², attractive ; g = GMT/RT² = 9,83 N/kg ; le poids P = mg

~8 min

📊 DIAPOS d.23-24
Deux masses s'attirent : force sur l'axe qui les relie, attractive, de module F_g = G·M·m/R², G = 6,67·10⁻¹¹ N·m²·kg⁻² ; on calcule comme si toute la masse était au centre. Terre : M_T = 5,98·10²⁴ kg, R_T = 6,37·10⁶ m ⇒ g = G·M_T/R_T² = 9,83 N/kg = 9,83 m/s². À la surface, F_g = mg = P : la définition du poids. N/kg ≡ m/s².

🎙️ ORAL (séance 3)
« C'est une force attractive, toujours attractive, dirigée d'un corps vers l'autre, sur l'axe qui relie les deux centres de masse. Vous exercez la même force sur la Terre — la Terre est aussi collée à vous — mais pour la Terre c'est un peu moins conséquent. »

⚠️ PIÈGE
F ∝ 1/R² (Med'moi Q19 A « proportionnelle à la distance » = FAUX). Le poids est une force (N), la masse une quantité de matière (kg) : sur la Lune, même masse, poids ÷ 6. La force sur la Terre est la MÊME que sur vous (3ᵉ loi).

📝 TOMBE EN QCM
Med'moi 2024-25 Q19 A ; formulaire : F_g = GMm/r², P⃗ = m g⃗, g = G M_Terre/r_Terre².

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g diminue avec l'altitude (9,81 à la Dufour, 7,3 à 1 000 km) ; champ localement uniforme ; le sport en altitude

~8 min

📊 DIAPOS d.24-26
Si l'on s'éloigne, R augmente donc g diminue : Pointe Dufour h = 4 634 m ⇒ R = 6,374·10⁶ m, g = 9,81 N/kg ; h = 1 000 km ⇒ R = 7,37·10⁶ m, g = 7,3 N/kg. Champ = un vecteur défini en tout point : le poids pointe vers le centre de la Terre, module constant à altitude donnée ; localement, courbure négligeable ⇒ champ uniforme (g⃗ vertical dans les exercices). Sport en altitude « grâce à une gravité plus faible » : faux (différence minime) — c'est le manque d'oxygène ⇒ plus de globules rouges.

🎙️ ORAL (séance 3)
« Ça ne va pas changer votre vitesse sur les 100 mètres. La raison, c'est qu'il y a moins d'oxygène : votre corps va créer plus de globules rouges, qui persistent même quand vous descendez — plus grande capacité de transport d'oxygène. » · « Dans les théories de la Terre plate elle serait exactement verticale, mais n'y allons pas. »

⚠️ PIÈGE
« g est constant partout » → FAUX (il diminue en altitude) ; « g = 0 sur l'ISS » → FAUX (≈ 8,7 N/kg à 400 km : les astronautes sont en chute libre, d.27). 80 % de l'auditoire a bien répondu au speak-up d.25.

📝 TOMBE EN QCM
Cours d.25 (speak-up) ; lien Ch4 (énergie potentielle mgz).

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N5 · Force normale et frottements

d.27-35

0/4

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Force normale N⃗ ⊥ au support : P⃗ + N⃗ = 0⃗ au repos — c'est elle qu'on ressent

~8 min

📊 DIAPOS d.27
Au repos, 1ʳᵉ loi : Σ F⃗ = P⃗ + N⃗ = 0⃗. N⃗ = réaction du support, perpendiculaire (normale) à sa surface. Nous percevons notre poids via la force normale : ascenseur accélérant vers le bas ⇒ N plus petite (« plus léger ») ; chute libre ⇒ N = 0, on ne ressent plus son poids (astronautes). Série 2 Q1 (livre) : deux forces (poids, normale), somme nulle ⇒ équilibre ; le livre exerce sur la table une force égale à son poids (3ᵉ loi).

🎙️ ORAL (séance 3)
« Le poids que vous ressentez, c'est plutôt cette force normale qui vient du sol ; si le sol disparaît, votre poids est encore là mais vous n'allez plus ressentir la force — c'est un peu le cas des astronautes sur la station spatiale : ils sont en chute libre. »

⚠️ PIÈGE
« Le livre est immobile car aucune force ne s'exerce sur lui » → FAUX. Sur un plan incliné, N = mg cosθ < mg (pas mg). Med'moi Q19 C : « la gravité est la seule force sur la brique » → FAUX (normale + frottement).

📝 TOMBE EN QCM
Série 2 Q1 (F V F V), Q5 A (N = 740 N), Q6 B (99,5 N) ; Med'moi 2024-25 Q19 C.

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Frottement statique : F⃗fr = −P⃗ − N⃗, s'ajuste, ≤ μs N ; à la limite tan θ = μs

~10 min

📊 DIAPOS d.28-30
Sur un plan incliné immobile : P⃗ + N⃗ ≠ 0⃗ ⇒ il faut F⃗_fr parallèle au support : F⃗_fr = −P⃗ − N⃗ — elle s'ajuste pour contrebalancer (jamais plus). Limite : F_fr ≤ F_s^max = μ_s N ; à l'angle de décrochage mg sinθ = μ_s mg cosθ ⇒ tan θ = μ_s (indépendant de la masse : μ_s = 0,2 ⇒ 11,3°). Série 2 Q6 (5,74°, μ_s = 0,2, 10 kg) : P_x = 10 N, N = 99,5 N, F_s,max = 19,9 N ⇒ ne glisse pas. Q5 D : luge à l'arrêt tirée à 110 N ⇒ F_fr = 110 N (< 148).

🎙️ ORAL (séance 2, seconde partie)
« Si vous avez de la chance, il y aura une force de frottement qui va s'arranger pour que vous ne glissiez pas — statique parce que là vous ne bougez pas. Elle ne va pas surcompenser : vous n'allez pas remonter le plan à cause du frottement. »

⚠️ PIÈGE
« La force de frottement statique vaut μs N » → FAUX en général (c'est un MAXIMUM ; elle vaut ce qu'il faut). Le vidéo d.30 : chaque surface décroche à son angle, pas à sa masse.

📝 TOMBE EN QCM
Série 2 Q5 (B, D), Q6 (A, B, C, D) ; ancienne carte Anki « luge, angle de décrochage : arctan(0,05) = 2,9° » (variante) ; Med'moi Q19 C.

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Frottement dynamique : ça glisse ! Ffr = μd N < μs N (le graphe, la mesure 24 → 16, la luge, le skieur)

~10 min

📊 DIAPOS d.31-32
Quand la force appliquée dépasse F_s,max = μ_sN, ça glisse : F_fr = μ_d N, plus bas (μ_d < μ_s) — graphe : droite (statique s'ajuste) puis plateau plus bas (dynamique) ; mesure au dynamomètre : limite entre 20 et 24, puis ≈ 16. Série 2 Q5 : 50 kg tirée à 110 N ⇒ F_s,max = 100 N < 110 ⇒ glisse, F_d = 75 N ⇒ accélère ; avec 74 kg ⇒ F_d = 111 N > 110 ⇒ décélère (C faux). Q9 (skieur) : a = g(sinα − μ_c cosα) sur la pente, a = −μ_cg sur le plat ⇒ 12,11 s ; 46,76 m/s ; 2,14 s ; 31,78 s ; ≈ 743 m.

🎙️ ORAL (séance 3)
« Une fois que vous dépassez ce seuil magique, vous changez dans le régime du frottement dynamique, et le frottement dynamique en général est plus petit que le frottement statique : la force de frottement va décroître. » · « Entre 20 et 24, c'est là la limite ; une fois dépassé, ça s'établit autour de 16. »

⚠️ PIÈGE
Le frottement dynamique ne dépend pas de la vitesse ni de la surface de contact : F = μd N. Croire que la luge continue « sans changement » quand la masse augmente (Q5 C). Corrigé Q9 : ses valeurs viennent de g = 9,81 malgré « g = 10 » annoncé, et « 728,5 m » mélange les deux g (743 m cohérent) — écart déclaré.

📝 TOMBE EN QCM
Série 2 Q5 (C faux), Q9 ; Med'moi 2024-25 Q17 (deux pistes : 48,5 et 43,3 m/s → A) ; 2011 Q56.

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Origine et contrôle de μ ; adhérence = frottement statique ; la roue : force sur le sol vers l'arrière (pédale) / l'avant (freine)

~10 min

📊 DIAPOS d.29, 33-35
Origine : attraction entre atomes des deux surfaces, frottement proportionnel à la force normale ; μ caractérise la surface (rugosité, liaisons chimiques), sans unité. Augmenter μ : nature chimique (sécher le sol, peaux de banane), rugosité (rainurage, crampons). Réduire μ : lubrifier, surface lisse — articulation = cartilage + liquide synovial. Adhérence = frottement statique : le pied/la roue poussent le sol vers l'arrière, le sol pousse vers l'avant. Vélo (d.34) : force de frottement de la roue sur le sol : vers l'arrière quand je pédale, vers l'avant quand je freine.

🎙️ ORAL (séance 3 + séance 4)
« Un exemple typique pour vous, c'est une articulation : le cartilage qui recouvre les os, et une lubrification qui vient du fluide entre les deux os — parfois ça ne joue plus très bien pour des gens un peu âgés. » · « J'ai créé un peu de confusion la dernière fois : la force de la roue sur le sol pointe vers l'arrière, la force du sol sur la roue vers l'avant — lisez la question pour être sûr de répondre à la bonne question. » (séance 4)

⚠️ PIÈGE
Force SUR LE SOL ≠ force SUR LA ROUE (sens opposés). Le point de contact d'une roue qui roule sans glisser est immobile ⇒ frottement STATIQUE, pas dynamique. 2021 Q17 (freins) : la force de freinage tangentielle est μ_d·N, pas la force d'appui.

📝 TOMBE EN QCM
Cours d.34 (speak-up corrigé en séance 4) ; SFO 2021 Q17 (28 N·m, via μd) ; 2011 Q56.

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N6 · Quantité de mouvement et centre de masse

d.36-47

0/4

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p⃗ = m v⃗ ; Σ F⃗ = dp⃗/dt (forces extérieures) ; système isolé ⇒ p⃗ conservé ; impulsion F·Δt = m·v

~10 min

📊 DIAPOS d.37
p⃗ = m v⃗ [kg·m/s], vectorielle ; les quantités de mouvement s'additionnent : p⃗_total = Σ mᵢv⃗ᵢ. 2ᵉ loi réécrite : Σ F⃗ = m a⃗ = d(mv⃗)/dt = dp⃗/dt — seulement les forces EXTÉRIEURES ; pas de force extérieure (système isolé) ⇒ p⃗_total conservé. Impulsion : F·Δt = Δp = m·v — Federer (2011 Q53) : 1500 × 0,002/0,060 = 50 m/s ; Mbappé (Med'moi Q14) : 3010 × 0,005/0,430 = 35 m/s (le sujet écrit « 35 km/h » : erreur d'unité).

🎙️ ORAL (séance 3)
« m en général ne change pas, donc je peux mettre m dans la dérivée : la force, c'est le changement de la quantité de mouvement dans le temps. Les deux sont valables, mais dans certaines situations la quantité de mouvement est utile. Si la somme de toutes les forces extérieures est 0, dp/dt est 0 : la quantité de mouvement est conservée. »

⚠️ PIÈGE
Unités : kg·m/s (pas N). Convertir ms et g avant F·Δt/m (Federer : 0,002 s, 0,060 kg). Ce qui est conservé dans une collision, c'est p⃗ (pas l'énergie cinétique : Med'moi K′10 B faux).

📝 TOMBE EN QCM
SFO 2011 Q53 (50 m/s), Med'moi 2023-24 Q14 (35 m/s), Med'moi 2024-25 K′10 B ; formulaire : p⃗ = m v⃗, Σ F⃗ = dp⃗/dt.

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Éléphant et mouche : v_globale = (M|v| − m|V|)/(m + M) — le signe dit qui recule

~8 min

📊 DIAPOS d.36, 38-39
Avant le choc, sur l'axe horizontal (vers la droite) : p_total = M|v| − m|V| (la mouche va à gauche) ; après, mouche accrochée : p_total = (m + M) v_globale. Pas de force extérieure horizontale ⇒ conservation : v_globale = (M|v| − m|V|)/(m + M) ; si M|v| > m|V| la mouche recule (v_g > 0), sinon l'éléphant. Réponse au speak-up : « plutôt le D » (on ne peut pas dire sans les vitesses), même si tout le monde pense A. Tracteur sur la planche (d.39) : p⃗ total nul et conservé ⇒ la planche recule, d'autant moins qu'elle est lourde.

🎙️ ORAL (séance 3)
« Ce n'est pas seulement la masse, les vitesses jouent aussi un rôle ; comme on n'a rien dit sur la taille des vitesses, il n'est pas exclu que l'éléphant puisse aussi reculer. » · « Ça dépend des objets : s'ils restent collés, ils bougent ensemble ; s'ils sont très élastiques, ils pourraient repartir. »

⚠️ PIÈGE
Oublier le signe de la vitesse de la mouche (elle est négative sur l'axe choisi). « La plus grande masse gagne toujours » → FAUX (produit masse × vitesse).

📝 TOMBE EN QCM
Cours d.36 (speak-up : D) ; toute collision « collés ensemble » (choc mou) : p conservé, énergie non (Med'moi K′10).

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Centre de masse : seul point à trajectoire parabolique ; x_CM = Σmᵢxᵢ/Σmᵢ (moyenne pondérée, plus près du lourd)

~10 min

📊 DIAPOS d.40-44
Objet non ponctuel : seul son centre de masse (centre de gravité) a une trajectoire parabolique ; le reste tourne autour. Tout mouvement = translation du CM + rotation autour du CM (Ch3). 2 corps, 1D : x_CM = (x₁m₁ + x₂m₂)/(m₁ + m₂) — plus près de la masse la plus lourde, « position moyenne » pondérée par les masses (2 kg en 0, 1 kg en 3 m ⇒ 1 m). n corps, 3D : s⃗_CM = Σ mᵢ s⃗ᵢ / Σ mᵢ (formulaire) ; distribution continue : s⃗_CM = ∫ m(v) s⃗(v) dv / M. Le CM peut être hors de la matière.

🎙️ ORAL (séance 3)
« Une moyenne pondérée n'est pas une moyenne : une moyenne, c'est la somme divisée par le nombre de choses — la valeur moyenne d'un dé, 1 + 2 + … + 6 sur 6 ; une moyenne pondérée, il y a un poids en plus. »

⚠️ PIÈGE
Diviser par le nombre de corps au lieu de la masse totale. Placer le CM au milieu géométrique quand les masses diffèrent. Le poids s'applique AU centre de masse (c'est ce qui justifie F = ma pour un objet étendu).

📝 TOMBE EN QCM
Cours d.43 (calcul), formulaire (position du centre de masse) ; base des rotations (Ch3) et de l'équilibre.

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Le funambule : stable parce que son centre de masse est SOUS la corde

~6 min

📊 DIAPOS d.45-47
Le clown reste en équilibre sur la corde grâce à son balancier lesté : ses deux masses, lourdes et basses, placent le centre de masse de l'ensemble sous le point d'appui ; penché, le poids (appliqué au CM) le ramène ⇒ équilibre stable. Réponse B (d.46) ; « mécanisme de stabilisation », « lancé en équilibre » : faux. CM au-dessus du point d'appui ⇒ instable (crayon sur sa pointe, vrai funambule qui se corrige sans cesse). Le CM est ici en dehors du corps du clown.

🎙️ ORAL (séance 3)
« Le clown est stable parce que son centre de masse est sous la corde. »

⚠️ PIÈGE
Confondre « CM au-dessus » (instable) et « CM au-dessous » (stable). Le balancier ne « stabilise » pas par un mécanisme : il déplace le CM.

📝 TOMBE EN QCM
Cours d.46 (speak-up) ; pont Ch3 (moments de force, équilibre).

📝 Série 2 — les 10 exercices résolus (✓ corrigé officiel du 07.10.2025 + Python, concordance 10/10 sur les réponses ; 2 écarts d'arithmétique déclarés)

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Q1 (K′) · Livre sur une table : forces, équilibre

Réponse : F V F V · ✓ officiel

A F deux forces pertinentes : poids et normale · B V 3ᵉ loi : le livre exerce sur la table −F⃗_T→L, de norme mg · C F il est immobile parce que les forces se compensent · D V ΣF = ma = 0. « Aucune force » et « quatre forces » sont les distracteurs.

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Q2 (A) · Marcher sur un chariot à roues huilées

Réponse : C — en sens opposé · ✓ officiel

Vous accélérez vers l'avant ⇒ le chariot vous pousse vers l'avant (2ᵉ loi) ⇒ vous poussez le chariot vers l'arrière (3ᵉ loi) ⇒ il part en sens opposé. « Roues bien huilées » = frottement roues/sol négligé (D faux).

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Q3 (A) · Tir au menhir : F₂ ?

Réponse : C — 300 N · ✓ officiel + Python

Axe vers la droite : ma = F₁ − F₂ ⇒ F₂ = 400 − 100 × 1 = 300 N. 500 N = signe de F₂ inversé ; 400 N = accélération oubliée.

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Q4 (A) · Deux ressorts : rapport des raideurs

Réponse : A — k₁ = 2 k₂ · ✓ officiel + Python

k = mg/ΔL : k₁ = 0,8 × 10/0,04 = 200 N/m, k₂ = 0,5 × 10/0,05 = 100 N/m. Comparer les allongements (4 et 5 cm), pas les longueurs (16 et 15 cm).

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Q5 (K′) · Luge tirée à 110 N, μs = 0,2, μd = 0,15, troisième enfant

Réponse : V V F V · ✓ officiel + Python

A V N = 74 × 10 = 740 N · B V F_s,max = 0,2 × 740 = 148 N · C F avant : F_s,max = 100 N < 110 ⇒ glisse, F_d = 75 N ⇒ accélère ; après : F_d = 111 N > 110 ⇒ décélère · D V à l'arrêt, 1ʳᵉ loi : F_fr = T = 110 N (le statique s'ajuste, 110 < 148).

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Q6 (K′) · Plan incliné 5,74°, μs = 0,2, 10 kg

Réponse : V V V F · ✓ officiel + Python

P = 100 N. A V P_x = 100 sin 5,74° = 10,0 N · B V N = 100 cos 5,74° = 99,5 N · C V F_s,max = 0,2 × 99,5 = 19,9 N · D F 10 N < 19,9 N ⇒ immobile (il glisserait au-delà de tan θ = 0,2, soit 11,3°).

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Q7 (A) · Blocs et poulie immobiles : frottement sur le bloc 1

Réponse : E — 50 N · ✓ officiel + Python

Bloc 2 : T₂ = m₂g = 50 N ; la poulie transmet : T₁ = T₂ ; bloc 1 immobile : F_f = T₁ = 50 N. m₁ n'intervient que dans la normale (100 N), pas dans la tension.

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Q8 (A) · Bloc-ressort sur plan incliné à 30°

Réponse : E — 10 cm · ✓ officiel + Python

Selon x : mg sin θ = k(l₀ − l) ⇒ l = l₀ − mg sin θ/k = 0,15 − 0,1 × 10 × 0,5/10 = 0,15 − 0,05 = 0,10 m (ressort comprimé de 5 cm). 5 cm = la déformation, pas la longueur.

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Q9 (approfondissement) · Skieur : pente sur neige, plat sur glace, plat sur neige

Réponses : A 12,11 s · B 46,76 m/s · C 2,14 s · D 31,78 s et ≈ 743 m · ✓ officiel (sauf la distance) + Python

Pente : N = mg cos α, a = g(sin α − μ_c cos α) = 3,63 m/s² (g = 9,81) ; ½at² + v₀t = 300 (v₀ = 2,78 m/s) ⇒ t = 12,11 s ; v = at + v₀ = 46,76 m/s. Glace : MRU, 100/46,76 = 2,14 s. Neige plate : a = −μ_cg ⇒ t = v/(μ_cg) = 31,78 s ; x = v²/(2μ_cg) = 743 m. Écart déclaré : le corrigé annonce g = 10 mais ses nombres viennent de g = 9,81 ; son « 728,5 m » mélange les deux g (t avec 9,81, x avec 10). Avec g = 10 partout : 12,00 s ; 47,20 m/s ; 2,12 s ; 31,47 s ; 743 m.

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Q10 (approfondissement) · Mouvement harmonique : équation, solution, ω, conditions initiales

Réponses : m x″ = −k(x − l₀) ; x′ = −ωA₀ sin(ωt + φ), x″ = −ω²(x − l₀) ; ω = √(k/m) ; x₀ = l₀ + A₀ cos φ, v₀ = −ωA₀ sin φ ; v₀ = 0 ⇒ φ = 0 (A₀ = x₀ − l₀) ou φ = π (A₀ = l₀ − x₀) · ✓ officiel

Insérer x″ = −ω²(x − l₀) dans m x″ = −k(x − l₀) ⇒ (mω² − k)(x − l₀) = 0 pour tout x ⇒ ω² = k/m. Les deux solutions de E décrivent le même mouvement (cos(ωt + π) = −cos ωt). Coquille du corrigé : v(t) = −ωt(l₀ − x₀) sin(ωt + π) — le facteur t est en trop.

📜 Annales croisées — où le Ch2 tombe vraiment (10 vraies questions, 4 du SFO 2021→2024)

3ᵉ loi de Newton / forces internes — SFO 2021 Q16 (camion contre un arbre : V F F V), SFO 2023-24 Q1 (Cyrano et ses oreilles : ΣF(oreille) = 0), Med'moi 2024-25 K′10 (voiture contre rocher : V F F V). 3 années sur 4 : la 3ᵉ loi est LE thème récurrent du chapitre, toujours sous forme conceptuelle (qui exerce quoi sur qui, dans quel sens).
Vitesse constante ⇔ ΣF = 0 — SFO 2022-23 Q1 (cycliste : la somme des forces est nulle) = la question d.8 du cours, mot pour mot.
Impulsion F·Δt = m·v — 2011 Q53 (Federer : 50 m/s), Med'moi 2023-24 Q14 (Mbappé : 35 m/s, unité fausse dans le sujet). Calcul court, unités à convertir (ms, g).
Frottements sur plan incliné — Med'moi 2024-25 Q17 (deux pistes : a = g(sin θ − μ cos θ), 48,5 et 43,3 m/s), 2011 Q56 (bille tirée à vitesse constante), SFO 2021 Q17 (freins : μ_d·N, rattachée au Ch3). C'est la mécanique de la série 2 Q5, Q6, Q9.
Définitions mélangées — Med'moi 2024-25 Q19 (gravitation ∝ 1/R², ω = √(k/m) dépend de m, normale + frottement sur la brique).

Conclusion stratégique. Le Ch2 se gagne sur des réflexes de raisonnement, pas sur des calculs longs : (1) « vitesse constante ⇒ ΣF = 0 » et « force ⇒ accélération, pas vitesse » ; (2) la 3ᵉ loi avec le bon sens d'écriture (sur A par B), sur deux objets différents, et « les forces internes ne déplacent pas l'ensemble » ; (3) frottement statique = ce qu'il faut, au plus μ_sN, dynamique = μ_dN plus petit ; (4) p = mv conservé pour un système isolé, F·Δt = Δp. Par cœur payant : F = ma, F = −kx, ω = √(k/m), T = 2π/ω, F_g = GMm/R², g = 9,83, F_s ≤ μ_sN, F_d = μ_dN, p = mv, x_CM — tout est au formulaire sauf les hypothèses (« sans frottement », « système isolé », « au repos ») qui font la réponse.

🔐 Critères de verrouillage du Ch2

Les 21 micro-notions ci-dessus à ✅ (cliquer ⬜ → 🔶 → ✅ ; le cahier d'erreurs et la carte à trous lisent cet état).
Série 2 refaite sans regarder : 8/8 QCM en moins de 2 minutes chacun ; Q9 et Q10 : savoir poser les équations (pente : a = g(sin α − μ cos α) ; ressort : m x″ = −k(x − l₀)).
Diapos 2.0 Ch2 : 47/47 diapos ✅ et 20/20 QCM intercalés réussis ; mode 🕳️ Trous réussi sur les diapos ⭐ (d.4, 5, 7, 11, 14, 16, 17-19, 23-24, 27-29, 31, 33, 35, 37-38, 43-44).
Examen blanc v2 Ch2 ≥ 80 % ; tirage v3 de 20 questions ≥ 85 % à J+4 et J+14.
Deux rappels libres ≥ 85 % sur deux jours différents (page blanche ou carte à trous).
Anki « UNIGE — Physique::Ch02 — Dynamique » : pile du jour vide, rétention ≥ 90 %.