LES FORCES – ÉQUILIBRE D`UN SOLIDE
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LES FORCES – ÉQUILIBRE D’UN SOLIDE Activité n°1 Les forces Effets des actions mécaniques Que provoque l'action du pied sur le ballon ? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Que provoque l'action d'un tireur à l'arc sur la corde de l'arc ? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Que provoque l'action d'une raquette de tennis sur la balle lorsque celle-ci est renvoyée à l'adversaire ? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Que provoque l'action d'un haltérophile sur les haltères ? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Les actions mécaniques permettent : ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… Les actions mécaniques ont un effet dynamique ou statique. Remarque : lorsqu’un corps A exerce une action mécanique sur un corps B, le corps B exerce de la même manière une action mécanique sur le corps A. On parle d’interactions mécaniques Les forces – Équilibre d’un solide 1 Nature des actions mécaniques Nature des actions mécaniques Exemples Le pied du footballeur sur le ballon au moment du tir. Le vent dans les voiles d'un voilier. La Terre sur un objet lâché d’une certaine hauteur. La force : un modèle pour l'action mécanique localisée Caractéristiques d'une force x x Une force est caractérisée par : …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… L'unité de force est…………………………………………………………………………… ……………………………………… d'une force se mesure à l'aide d'un ……………………………………… Deux types de ……………………………………… ………………………………… Les forces – Équilibre d’un solide ………………………………… 2 Représentation d'une force Lorsqu'on connaît les 4 caractéristiques d'une force, on peut la représenter par un vecteur-force (flèche). Représentons la force exercée par l’intermédiaire de la corde C, horizontalement, vers la droite, au point O du solide S et dont l'intensité (la valeur) est 3 N. Cette force est notée C/S (échelle : 0,5 N/cm) Exemple : S C xO Principe des interactions Lorsqu’un corps A exerce une force A/B sur un corps B, alors le corps B exerce une force B/A sur le corps A telle que A/B = - B/A. Représentation du dynamique de deux forces Voir livre Sciences physiques BEP Nathan Technique : Méthode : Tracer le dynamique de deux forces page 145 En utilisant cette méthode déterminons la force résultante dans le cas suivant : F F O x Force F F F + F Point d’application Les forces – Équilibre d’un solide Droite d’action Sens Intensité 3 Activité n°2 Équilibre d’un solide Équilibre d’un solide soumis à deux forces a- Expérience Une plaque de polystyrène dont le poids est négligeable est soumise à l’action de deux forces par l’intermédiaire De deux fils tendus. Deux dynamomètres D1 et D2 mesurent l’intensité de ces forces. Observations : D1 ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… A1 A2 D2 Tableau des caractéristiques Force Point d’application Droite d’action Représentation des forces Sens Intensité Dynamique des forces A1 A2 x x b- Conditions d’équilibre …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Les forces – Équilibre d’un solide 4 Équilibre d’un solide soumis à trois forces D1 D2 a- Etude expérimentale Une plaque de polystyrène de poids négligeable est soumise à l’action de trois forces F1 , F2 et F3 par l’inter A1 -médiaire de trois fils tendus. Trois dynamomètres mesurent ces forces. A2 A3 Observations : ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… D3 Tableau des caractéristiques Force Point d’application Représentation des forces Droite d’action Sens Intensité Dynamique des forces O b- Conditions d’équilibre …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Les forces – Équilibre d’un solide 5 Poids et masse d’un corps Activité n°3 Le poids d’un corps a- Définition ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… b- Caractéristiques du poids d’un corps Expérience Suspendons en un point A une plaque en bois (S) à un dynamomètre (D). Traçons sur la plaque la direction de la force. Recommençons en suspendant la plaque en B, puis en C. Etudions l'équilibre de cette plaque. Observations : …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… xA B x …………………………………………………………………………………………………… x C …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… Conclusion Les caractéristiques du poids d'un corps sont : - ………………………………………………………………………………………………………………………… - ………………………………………………………………………………………………………………………… - ………………………………………………………………………………………………………………………… - ………………………………………………………………………………………………………………………… Les forces – Équilibre d’un solide 6 La masse d’un corps a- Définition ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… b- Relation entre poids et masse Expérience Mesurons la masse et le poids de différents corps; complétons le tableau ci-dessous : m (kg) P (N) P m …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… Relation entre poids et masse …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… Remarque : L'intensité de la pesanteur diminue avec l'altitude (elle diminue lorsque l'altitude augmente ) et la latitude (elle diminue des pôles à l'équateur). Les forces – Équilibre d’un solide 7 Activité n°4 Détermination des caractéristiques d’une force Voir livre Sciences physiques BEP Nathan Technique : Méthode : Déterminer les caractéristiques d’une force page 149 En utilisant cette méthode déterminons la force résultante dans le cas suivant : Soit un abri de préau de poids 300 daN, fixé au mur en A et maintenu par un tirant BC. C Les trois forces qui s’exercent sur l’abri sont : ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… B G ………………………………………………………………………………………… M U R ………………………………………………………………………………………… A ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… C ………………………………………………………………………………………… Détermination de la droite d’action de R : ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… M U R B G ……………………………………………………………………………………………… A ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Détermination des intensités de R et F O …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Les forces – Équilibre d’un solide 8
