Equilibre d un solide soumis à l action de 2 forces Poids d un objet

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Romain Laurent
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1 Equilibre d un solide soumis à l action de 2 forces Poids d un objet Expérience 1 : On dispose du matériel suivant : 2 dynamomètres, un solide (S) en polystyrène, des aimants et un support 1) Soumettre, comme indiqué sur le montage ci-contre, le S solide (S), de masse négligeable, à l action de deux forces et : ces deux forces sont exercées par A B les dynamomètres 1 et 2. 2 Les deux fils devront être fortement tendus. 1 2) Compléter le tableau suivant : Point d application de la force Droite d action de la force Sens de la force Valeur de la force en Newtons 3) Relever les droites d action sur une feuille de format A4 ainsi que les points A et B puis, calquer les avec deux couleurs différentes dans le cadre 1. Prolonger les droites d actions 4) Construire, dans le cadre 2, à partir du point O, les vecteurs forces F 1/S et F 2/S. On choisira comme échelle 1cm pour 1N Expérience 2 : On dispose du matériel suivant : 1 dynamomètre, une boite contenant des masse marquées et un support 1) Réaliser le montage ci-contre avec la masse de 50g. 2) Relever l intensité de la force P lue sur le dynamomètre et la noter dans le tableau ci-dessous. 3) Faire de même pour les autres masses indiquées dans le tableau. N 4) Calculer le rapport P/m dans chaque cas. Masse m (en kg) 0,05 0,1 0,15 0,2 P (en N) P m Que constate-t-on pour le rapport P m?......

2 Cadre 1 Cadre 2 O

3 Fiche Prof: Consignes: (après avoir vérifié que tous les montages soient correctement réalisés!!!) Placer une feuille (A4) HORIZONTALEMENT à l aide des aimants sur le support en fer. Puis en utilisant la lampe de poche, éclairer les fils afin d obtenir une ombre portée. Repérer cette ombre sur la feuille à l aide de différents points. Repérer aussi les points d application et les noter. Les cadres 1 & 2 possèdent des encadrements où peuvent être reportés des commentaires : Pour le cadre 1, on commentera le prolongement des droites d actions Sur la même droite! Pour le cadre 2, on commentera les conditions d équilibre d un solide soumis à l action de deux forces droites d action confondues, même intensité et de sens contraires. Remarque : Si les cadres ne sont pas sur un support de type «calque», utiliser les vitres des fenêtres pour reproduire les droites d action par transparence

4 Equilibre d un solide soumis à l action de 2 forces Poids d un objet CORRECTION Expérience 1 : On dispose du matériel suivant : 2 dynamomètres, un solide (S) en polystyrène, des aimants et un support 1) Soumettre, comme indiqué sur le montage ci-contre, le S solide (S), de masse négligeable, à l action de deux forces et : ces deux forces sont exercées par A B les dynamomètres 1 et 2. 2 Les deux fils devront être fortement tendus. 1 2) Attention : Caractéristiques correspondant au schéma ci-dessus! : Point d application de la force A B Droite d action de la force Suivant le fil du dynamomètre 1 Suivant le fil du dynamomètre 2 Sens de la force Vers la gauche Vers la droite Valeur de la force en Newtons Valeur lue sur le dynamomètre 1 Valeur lue sur le dynamomètre 2 3) Relever les droites d action sur une feuille de format A4 ainsi que les points A et B puis, calquer les avec deux couleurs différentes dans le cadre 1. Prolonger les droites d actions 4) Construire, dans le cadre 2, à partir du point O, les vecteurs forces et.on choisira comme échelle 1cm pour 1N Expérience 2 : On dispose du matériel suivant : 1 dynamomètre, une boite contenant des masse marquées et un support 1) Réaliser le montage ci-contre avec la masse de 50g. 2) Relever l intensité de la force P lue sur le dynamomètre et la noter dans le tableau ci-dessous. 3) Faire de même pour les autres masses indiquées dans le tableau. N 4) Calculer le rapport P/m dans chaque cas. Masse m (en kg) 0,05 0,1 0,15 0,2 P (en N) 0,5 1 1,5 2 P m Que constate-t-on pour le rapport P m? La valeur du rapport est identique pour les différentes valeurs des masses. Cette valeur est appelée : intensité de pesanteur g (petit g).

5 Cadre 1 A B Lorsqu on prolonge les droites d action des deux forces, on s aperçoit que les droites sont confondues Cadre 2 F1/S O F2/S On constate que les forces sont sur la même droite d action (conclusion du cadre 1) mais aussi qu elles ont la même intensité et des sens contraires.

6 I) Conditions d équilibre Si un objet soumis à l'action de deux forces est en équilibre par rapport à la terre, alors les deux droites d'action sont confondues, les sens sont opposés et les valeurs sont égales. Cette loi se traduit par la relation vectorielle : F1 = F 2 II) Le poids d un objet La Terre exerce sur tous les objets une action à distance, équivalente à une force unique appelée le poids de l objet. Le poids d un objet est représenté par une force dont : -le point d application est le centre de gravité de l objet noté G (en Majuscule) ; -la direction est verticale ; -le sens est vers le bas ; -la valeur est proportionnelle à la masse de l objet. Remarque : L intensité du poids se nomme aussi usuellement le poids! Un TP sera fait la prochaine séance Il existe entre le poids et la masse la relation : kilogramme (kg) avec g : intensité de la pesanteur. newton (N) P = m g newton par kilogramme (N/kg) Attention : il ne faut pas confondre le poids et la masse d un objet! La masse est invariable c'est-à-dire qu elle ne varie pas. Le poids varie avec le lieu. En France, l intensité de la pesanteur g vaut 9,8 N/Kg que l on arrondit souvent à 10 N/kg. Le tableau ci-dessous donne quelques valeurs de g dans des lieux différents. Lieu g(n.kg -1 ) Pole Nord 9,83 Paris 9,81 Equateur 9,78 Lune 1,60 Application : Un homme a une masse de 72 kg en France. Indiquer son poids en France ainsi que sa masse et son poids sur la Lune sachant que, sur celle-ci, l intensité de pesanteur vaut 1,6 N/kg. En France : P = 9,8 72 = 705,6 N Sur la Lune : m = 72 kg! P = 1,6 72 = 115,2 N

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