CH 22 POIDS ET MASSE : EQUILIBRE D'UN OBJET

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1 CH OIDS ET MASSE : EQUILIBRE D'UN OBJET Ex :5,6,7,9,11,1,13 et 14 p196 ED et FM:p195 Les exercices du livre «sais-tu l essentiel?»de chaque cours sont à faire automatiquement au brouillon pendant toute l année. Tous les schémas électriques doivent être réalisés au crayon et à la règle. Noter sur le cahier de texte pour la séance prochaine Ex :5,6,7,9,11,1,13 et 14 p196 ED et FM:p195 Objectifs: * Distinguer entre le poids en N et la masse en kg. * Utiliser la condition d'équilibre d'un objet soumis à deux forces. *Utiliser la relation =m.g

2 I) oids d un objet. A) Effets du poids. Je me mets sur le pèse personne, je lis 6kg: ma masse est de 6kg ; m =6kg. Je m accroche à un dynamomètre je lis 6N. Mon poids est de 6N ; = 6N. La Terre exerce une action à distance sur tous les objets qui possèdent une masse. Cette action est répartie en volume. L'origine est le centre de masse ou centre d'inertie (centre de gravité de l'objet). On suppose que toute la masse est concentrée au centre de gravité. Échelle: 1cm = N 1N N 6N m=6kg

3 I) oids d un objet. B) Caractéristiques du poids Le poids est un vecteur, il possède 4 grandeurs caractéristiques: *Origine ou point d application: centre de gravité. *Direction: donnée par le fil à plomb, la verticale. Une droite qui passe par le centre de la terre et qui est perpendiculaire à la surface du sol. 1N N

4 B) Caractéristiques du poids Le poids est un vecteur, il possède 4 grandeurs caractéristiques: *Origine ou point d application: centre de gravité. *Direction: donnée par le fil à plomb, la verticale. Une droite qui passe par le centre de la terre et qui est perpendiculaire à la surface du sol. *Sens: verticale descendante ( vers le centre de la terre ). *Intensité ou valeur du poids sans la flèche ( 9,83x masse ).

5 II) oids et masse d un objet ( voir feuille de travaux pratiques ) ( N ) Noix de fixation A) T. Vérification expérimentale. Masse m(kg),1 oids ( N) m Valeur moyenne,9 9,,,1 1,5,3 3 1,,4 4, 1,5,5 5, 1, g m = ( 9+1,5+1+1,5+1)/5 = 9,86 Nkg -1 Tige cylindrique 5 Dynamomètre 4 Disque index 3 Crochet 1 masse ( m en kg ) B) Conclusion. D'après la courbe le poids et la masse sont proportionnels. Le coefficient de proportionnalité ou le coefficient directeur est constant et égal à 9,86. Ce coefficient est appelé intensité de la pesanteur g = 9,81 Nkg -1.Il faut que soit exprimé en N, m en kg, et g en N/kg. m= g, g = m Fmax otence,1,,3,4 Socle,5 Échelle: = m x g m (kg) Axe horizontal: masse; c Æ,1kg Axe horizontal: masse; 1c Æ1N m x g

6 III) Équilibre d un objet soumis à deux forces. A) Expérience : Objet de masse m= 8g =,8 kg et =,8N 1N F 1 =,3N F =,N 1N Objet F 1 F F 3 F 1 F 3 1cmÆ,N F F 3 = F 1 + F <

7 1 N III) Équilibre d un objet soumis à deux forces. A) Expérience : Objet de masse négligeable F 1 = N Objet F = N 1 N F 1 F ( ) F 1 + F 1 + F = F 1 = -F F 1 = F = N F 1 F F B) Conclusion : our qu'un solide soumis à forces soit en équilibre il faut que les forces aient: * aient la même direction ( ). (même droite d'action,colinéaire). *le sens opposé. *même intensité.

8 Remarque : la masse d'un objet est constante quel que soit le lieu. m 1 = 6kg sur la Terre, sur la Lune m 1 = 6kg, et même sur Mars. Le poids est une grandeur vectorielle, il varie en fonction de l'altitude: L'intensité de la pesanteur g diminue en prenant de l'altitude, arrivée sur la Lune, l'intensité de la pesanteur g Lune = g T /6 =1,64 Nkg -1 Le poids varie aussi en fonction de la latitude: sa valeur est maximale aux pôles et diminue quand on se rapproche de l équateur.

9 C) Application :lan incliné. ( voir les travaux pratiques ) eut-on ramener la voiturette à sa position initiale? osition initiale. lanche inclinée Horizontale osition finale. lanche inclinée Horizontale

10 C) Application :lan incliné. ( voir les travaux pratiques ) eut-on ramener la voiturette à sa position initiale? Y F 1 X X Horizontale lanche inclinée B Y A

11 C) Application :lan incliné. ( voir les travaux pratiques ) eut-on ramener la voiturette à sa position initiale? Y Y Y B A X X X R F 1 X lanche inclinée Y X Y Horizontale B X Y A

12 cos ( ) = Y = x Y Y côté adjacent hypoténuse cos côté opposé sin ( ) = hypoténuse X = x sin = Y = X cos = Y sin = X ( X ) + ( Y ) = ( ) Théorème de YTHAORE B A X X X

13 Y = 5N B A X Force Angle (. ) = X x =.sin.,5 3, Y x + Y =(.cos.) x =(.sin.) Y =.cos. Y ,3 18,8 5 1,5 3,45 1, ( x ) = Æ ( x )= - Y - Y - X - X ( Y ) = Æ ( Y )=

14 IV) Détermination du centre de gravité d un objet