Le palet de hockey sur la glace

Exercice d'entraînement · niveau 2 · physique (seconde), chapitre 3 — Modélisation des Actions Mécaniques et Principe d'Inertie · Bilan des forces et principe d'inertie

Énoncé

Un palet de hockey de masse $m = 170 g$ glisse en ligne droite sur une patinoire, à vitesse constante, après avoir été lancé. Les frottements de la glace et de l'air sont supposés négligeables. On prendra $g = 9, 81 N/kg$ .

1. Quelle est la nature du mouvement du palet ? Qu'en déduit-on sur la somme des forces exercées sur lui ?
2. Faire le bilan des forces qui s'exercent sur le palet et calculer la valeur de chacune.
3. Faut-il continuer à pousser le palet pour qu'il garde sa vitesse ? Justifier.
4. Sur une glace abîmée, les frottements ne sont plus négligeables. Que devient le mouvement ?

Corrigé

1. La trajectoire est droite et la valeur de la vitesse est constante : le mouvement est rectiligne uniforme. D'après le principe d'inertie, $\sum F_{ext} = 0$ : les forces se compensent.
2. Deux forces seulement s'exercent sur le palet :
son poids $P$ , vertical, vers le bas, de valeur $P = 0, 170 \times 9, 81 = 1, 67 N$ ;
la réaction de la glace $R$ , perpendiculaire à la surface, donc verticale, dirigée vers le haut.

Ces deux forces se compensant, $R = P = 1, 67 N$ .

3. Non. Le principe d'inertie dit exactement le contraire de l'intuition : un mouvement rectiligne uniforme ne réclame aucune force motrice, seulement des forces qui se compensent. Pousser le palet le ferait aller plus vite ; ne rien faire le laisse glisser indéfiniment.
4. Une force de frottement apparaît, parallèle à la glace et de sens opposé au mouvement : plus rien ne la compense horizontalement. La somme des forces n'est plus nulle, donc le mouvement n'est plus rectiligne uniforme — la valeur de la vitesse diminue jusqu'à l'arrêt.

<p class="legende-figure">Aucune force motrice : P et R se compensent et le palet garde sa vitesse.</p>

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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.