Chapitre I-3 La statique

Chapitre I-3 La statique
A- Les forces
1) Définition
Force : « Cause physique d'une ou d'une . »
SYMBOLE :
UNITÉ SI :
ÿOn exerce une force d'environ 1 N quand on soutient une petite pomme (100 g).
ÿDu point de vue mécanique, deux effets observables sont possibles lorsqu’une force
est appliquée sur un objet :
ÿ
ÿ
2) Forces fondamentales
L’Univers est gouverné par quatre forces dites fondamentales.
gravitationnelle ÿforce attractive (attraction de masses) ...cohésion de grands objets (planète,
étoile, galaxie...)
électromagnétique ÿforce attractive ou répulsive des char-
ges électriques, et influence de champs
magnétiques sur un courant électrique
...cohésion de la matière telle que les
molécules (forces interatomiques) ou
les états liquides et solides (forces
intermoléculaires)
nucléaire forte ÿforce attractive entre les nucléons ...cohésion du noyau atomique
nucléaire faible ...cohésion de certains nucléons
B- Addition de forces
Les forces sont des vecteurs : on doit donc les additionner comme tel.
1) Forces concourantes parallèles
Ex(1) :

2) Forces concourantes non-parallèles
Pour additionner de telles forces, on doit utiliser des méthodes particulières, comme la méthode du
triangle ou la méthode du polygone. Il y en a deux autres.
a) Méthode du parallélogramme (p.176L)
Cette méthode consiste à tracer un parallélogramme à partir de 2 vecteurs originant d'un même
point. La résultante sera la diagonale du parallélogramme, partant de ce même point.
Ex(2) : 2 cordes attachées à une souche.
Méthode du parallélogramme Méthode du triangle
b) Méthode des composantes (p.190L)
Cette méthode consiste à séparer les composantes d'un vecteur et à additionner ces dernières
avec les composantes homologues des autres vecteurs.
1) Tracer les vecteurs à l'échelle sur un diagramme cartésien à partir de l'origine.
2) Trouver les composantes de chaque vecteur en cm.
3) Placer ces mesures dans un tableau.
4) Additionner les composantes x ensemble et les composantes y ensemble.
5) Les totaux sont les composantes de la résultante.
6) Tracer la résultante sur le diagramme.
7) Donner la grandeur et l'orientation du vecteur résultant, dans les unités appro-
priées.
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Ex(3) : Additionner les vecteurs suivants.
La force résultante est de .
Ex(4) : Additionner les vecteurs suivants sans utiliser de graphique.
F1 = 3,2 N, [E70ES]
F2 = 3,5 N, [S]
F3 = 4,5 N, [E30EN]
F4 = 3,5 N, [NW]
On complète le tableau à l’aide de la trigo :
...
La force résultante est de .
Exercices Feuilles I-3 # 1
p.187 # 1-3
p.191 # 1-3
p.210 # 1-4
Vecteurs x (cm) y (cm)
1
2
3
4
5
FR
Vecteurs x (N) y (N)
1
2
3
4
FR
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C- Quelques forces communes
1) Contact : poussée ou traction
Lorsqu’on pousse (ou tire) sur un objet, la force est assurée par la cohé-
sion entre les molécules de matière et est donc assurée par la force ...
Nous ne considérons cependant que l’effet global. Si c’est la force
appliquée pour faire bouger un objet, nous la nommons force ...
2) Poids
a) Définitions Une personne de 200 kg s'assied sur une chaise en bois et la chaise casse. Le
poids de cette personne est donc capable de faire une action :
Le poids est et est dirigée vers .
Poids : « C'est la force avec laquelle la Terre attire un objet (ou une substance) vers elle par
le principe de .
On l'appelle également . »
SYMBOLE
Fg :
m :
g :
Champ gravitationnel terrestre : g =
Ex(1) : Une étudiante de modèle standard a une masse de 50 kg.
a) Quel est le poids de cette étudiante ?
b) Le champ gravitationnel lunaire est de 1,62 N/kg. Quelle est la masse
de cette étudiante sur la Lune ?
c) Quel est son poids sur la lune ?
d) Mesurons la masse de cette étu-
diante aux deux endroits à l'aide
d'une balance à fléau, puis à l'ai-
de d'une balance de salle de bain.
Type de balance Terre Lune
À fléau
À ressort
Exercices p.183 # 1-5
p.188 # 4-5
p.212 # 16-24
Lecture p.180 8.2 Les forces fondamentales
p.181-184 (jusqu'à masse et poids)
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b) Masse volumique, densité et poids
ñ : masse volumique d'un objet (kg/m3)
m : masse de l'objet (kg)
V : volume de l'objet (m3)
Fg : poids de l'objet (N)
g : champ gravitationnel terrestre
Densité : «Rapport de la masse volumique d’un objet à la masse volumique de l’eau pure
à 4°C.»
d : densité d’un corps
ñ : masse volumique du corps (kg/m3)
ño : masse volumique de l’eau pure à 4°C (kg/m3)
NB : Les réponses des exemples suivants sont à la dernière page.
Ex(2) : Quelques conversions de volume ... 1 cm3 =
1 dm3 =
1 m3 =
Ex(3) : Faire les conversion suivante.
eau : 1 g/mL = kg/m3
granite : 2,65 g/cm3 = kg/m3
eau salée : 1,03 = kg/L
mercure : 13 600 g/L = kg/m3
Exercices p.203L # 1-4
Feuilles I-3 # 2-4
Lecture p.202-203L
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