mecanique 2 - equilibre 2 forces - sequence 4

Notion de force
CAP
Extrait du référentiel :
Mécanique 2 (Mé. 2) : équilibre d’un solide soumis à deux forces
DOMAINES DE
CONNAISSANCES
CAPACITÉS
ÉVALUATION
CONDITIONS
EXEMPLES
D'ACTIVITÉS
Actions mécaniques
Reconnaître les différents types
d’actions mécaniques
La distinction entre action de contact, action à
distance, ponctuelle ou répartie est exigible.
Force
Mesurer la valeur d’une force.
Mesurer le poids d’un corps.
Utiliser la relation : P = m g
Dresser le tableau des
caractéristiques d’une force
extérieure agissant sur un solide.
Représenter graphiquement une
force.
Le candidat utilise correctement le
dynamomètre.
La relation est donnée.
La connaissance de la valeur de g n’est pas
exigible.
Les caractéristiques sont :
- le point d’application ;
- la droite d’action ;
- le sens ;
- la valeur.
Les caractéristiques et l’échelle sont fournies.
o Étude de documents
techniques en liaison
avec le domaine
professionnel ou la vie
courante.
o Équilibre de solides de
masse négligeable
soumis à deux actions.
o Exploitation de
schémas pour remplir le
tableau des
caractéristiques d’une
force.
o Prévision, à partir de
schémas de solides
soumis à deux forces,
de leur état d’équilibre
ou non.
o Détermination de toutes
les caractéristiques des
deux forces agissant sur
un solide en équilibre.
o Recherche de la
position du centre de
gravité de figures
planes ou de solides
usuels.
Solide en équilibre
soumis à deux forces
Vérifier expérimentalement les
conditions d’équilibre d’un solide
soumis à deux forces :
- même droite d’action ;
- sens opposé ;
- même valeur.
Les caractéristiques d’une force
étant connues, déterminer les
caractéristiques de l’autre.
Le solide est en équilibre s’il ne bouge
pas par rapport à la Terre.
Une action étant connue, déterminer l’autre.
Prérequis.
Objectifs : Vérifier expérimentalement les conditions d’équilibre d’un solide soumis à deux forces .
Les caractéristiques d’une force étant connues, déterminer les caractéristiques de l’autre
Dresser le tableau des caractéristiques des deux forces qui agissent sur un solide en équilibre
Fiche scénario
Contenu
Acteur(s)
Durée
Matériels /support
Situation problème -choix du matériel
Elèves
5 min
Polycopié + video projecteur + chariot
avec matériel
Expérimentation
Elèves
20 – 30 min
Polycopié + matériel
Retour sur expérience
Prof/élèves
5 min
Polycopié
Trace écrite (phase d’
institutionnalisation)
Prof
20 min
Cahier + fiche ressource
Structuration des connaissances =
Exercices
Elèves / Prof
20 min
polycop à distribuer et à coller sur le
cahier
Eval. formative
Elèves
5 min
Polycopié

I. Situation problème : Superman vs Spiderman (à projeter)
a) Lequel de ces deux supers héros va pouvoir récupérer l'étoile de Wonderwoman ?
Documentation
Spider-Man
Superman
Dans le
civil
Peter Parker, ancien étudiant en biochimie et
photographe pour le Daily Bugle, professeur
dans une école d'enseignement secondaire;
Clark Kent (nommé Kal-El sur Krypton),
journaliste.
Fils adoptif d'une famille de fermiers
Origine des
pouvoir
Piqué par une araignée radioactive à
l'adolescence, il développe une force et une
agilité surhumaines. Ses sens se développent
considérablement et l'avertissent en cas de
danger.
La naissance de Superman sur une planète extra-
terrestre, Krypton, lui donne ses pouvoirs. Ils sont
notamment expliqués par une plus faible gravité
terrestre et les rayons du soleil jaune.
Principaux
pouvoirs
 Super -vitesse : Il est capable de se
déplacer très rapidement sur n'importe
quelle surface.
 Super -déplacement : Il peut grimper à la
verticale sur des surfaces libres.
 Spiderman est capable de projeter des
soies de toile pour se balancer dans le
vide,
 Super -sens : Il est doté de sens bien
aiguisés qui l'alerte en cas de danger.
 Super -force : il est capable de soulever
jusqu'à 10 tonnes peut être plus d'après
ses ennemis, il a assommé
un tyrannosaure d'un coup de poing,
 super endurance : il est capable de
supporter des coups impressionnants, de
guérir de fractures en quelques heures.
 Super vision : il est doté d'une vision
nocturne
 Invulnérabilité : sa peau est impénétrable et
ultra-résistante, il peut même résister à des
explosions nucléaires.
 Vol et Super-vitesse : parfois plus vite que la
lumière.
 Super-force : pouvant soulever des objets
très lourds, des véhicules, et peut être des
immeubles.
 Vision à rayon X : voit à travers les objets
(sauf plomb).
 Visions télescopique et microscopique : voit
loin et en détail.
 Vision thermique : dégage de la chaleur de
ses yeux.
 Super-ouïe : entend à des kilomètres et
repère des bruits très faibles.
 Super-souffle : peut geler des objets ou créer
des vents puissants.
 Super-mémoire et Super-intelligence : il
apprend vite et se souvient de tout ce qu’il a
vécu. Il peut traiter beaucoup d’information
en même temps.
Attention à mon
étoile ! Elle est
très légère et sans
elle ma tiare n'a
aucun pouvoir.
Je ne
bougerai pas !
Moi non
plus !

Faiblesse
 Sa famille
 La Kryptonite
b) Que peut-on mesurer pour vérifier votre hypothèse ?
c) Protocole expérimental.
Proposer un protocole expérimental permettant de vérifier votre hypothèse .
Mesure(s) à effectuer : Matériel : Schéma :
Appel n°1 : Faire vérifier les réponses par le professeur
Elément de réponse 1 :
On dispose du matériel suivant :
a) Choisir dans cette liste le matériel utile pour modéliser la situation dans la salle de classe.
Panneau métallique
dynamomè
tre simple
dynamomètre
circulaire avec support
magnétique
Ressort
Boite de masses
marquées
Barre à trous
Solide de
masse
négligeable
Solide
Balance
Poulie
Axe
magnétique
Fil
b) Proposer un montage avec le matériel choisi.
Appel n°1 bis . Faire vérifier les réponses par le professeur
Elément de réponse 2 :
Nommer les matériels du montage ci-dessous et indiquer quels
éléments de la situation ils représentent.
0,0000 g
D2
D1

II. Expérimentation.
-
1) Expérience 1.
a) Vérifier le « zéro » des appareils mis à votre disposition.
b) Réaliser le montage ci contre
c) Compléter le tableau des caractéristiques des deux forces
1
F
et
2
F
qui s'exercent sur le solide de masse
négligeable.
Force
Point d’application
Droite d’action
Sens
Valeur (en N)
1
F
A
2
F
Appel n°2 Faire vérifier le montage et le tableau .
2) Expérience 2.
a) Agir sur la position du dynamomètre 1 pour que F1 = 2,5 N.
b) Compléter le tableau des caractéristiques des deux forces
1
F
et
2
F
qui s'exercent sur le solide de masse
négligeable.
Force
Point d’application
Droite d’action
Sens
Valeur (en N)
1
F
2,5
2
F
3) Exploitation des résultats.
Décrire le mouvement ou l'absence de mouvement du solide dans chaque expérience :
Comparer les deux forces dans chaque cas :
Conclure en indiquant qui de Superman ou Spiderman remportera l'étoile :
Remise en état du poste de travail : Ranger le matériel.
A
B
Solide de masse
négligeable

Equilibre d'un solide soumis à deux
Trace écrite
CAP
1) Qu'est-ce qu'un solide en équilibre ?
Un solide au repos (dont tous les points ne bougent pas) est en équilibre.
2) Condition d'équilibre d'un solide soumis à deux forces .
3) Etude expérimentale de l'équilibre d'un solide soumis à deux forces.
On mesure une force avec un dynamomètre.
Fiche ressource : Equilibre d'un solide soumis à 2 forces
On mesure la valeur d'une force avec un dynamomètre (simple ou circulaire).