Définition. Le centre de gravité d un objet est le point d application de son poids.

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1 Module HS1 : Prévenir les risques liés aux gestes et postures Chapitre 1 Comment éviter le basculement d un corps? livre page 83 Objectifs - Déterminer le centre de gravité d un solide simple, - Mesurer et calculer le poids d un corps, - Représenter le poids d un corps - Vérifier les conditions d équilibre d un objet. I. Activités de découverte 1 et 3 page 108 à 110 Activité 1 Expérience 1 1. La direction est la verticale. 2. Son sens va de haut en bas. Expérience 2 3. P = 3.5 N 4. m = 360 g = kg Activité 3 L objet bascule lorsque la verticale qui passe par son centre de gravité est à l extérieur de la base. II. Le centre de gravité Définition. Le centre de gravité d un objet est le point d application de son poids. Si un objet homogène présente un élément de symétrie (centre, axe, plan), son centre de gravité appartient à cet élément de symétrie. Sur une charge non homogène (ex marteau), le centre de gravité est décalé vers la zone la plus lourde. La position du centre de gravité d un objet varie en déplaçant une partie de cet objet. 1

2 III. Le poids d un objet. 1. Caractéristiques du poids Définition. Le poids d un objet est la force d attraction qu exerce la Terre sur l objet. Caractéristiques. Le poids a les 4 caractéristiques suivantes : - Son point d application : le centre de gravité de l objet noté G. - Sa droite d action (ou sa direction) : la verticale passant par G. - Son sens : du haut vers le bas. - Sa valeur : mesurée au dynamomètre ou calculée par la formule. Remarque Ces caractéristiques sont souvent présentées dans un tableau comme celui-ci : Force Point d application Direction Sens Valeur P G Représentation. Le poids est représenté par un vecteur (segment fléché) dont : L origine correspond au centre de gravité de l objet qui subit le poids. La direction et le sens sont ceux du poids. La longueur est proportionnelle à la valeur du poids. 2. Relation poids-masse Définition : Le poids d un objet est proportionnel à la masse de cet objet. On a la relation : P = m x g Où g est l intensité de pesanteur. La masse d un objet est constante, le poids dépend du lieu où il se situe, donc de la valeur de l intensité de pesanteur (sur Terre, g = 9,81 N/kg 10N/kg) Exercice : Compléter le tableau suivant pour un homme dont la masse est de 70kg. Astre Terre Lune Vénus Mercure Mars Jupiter g (N/kg) 9,81 1,6 2,9 P (N)

3 IV. Equilibre d un objet 1. Condition d équilibre Définition. Un objet, posé sur un plan horizontal, est en équilibre si la verticale passant par son centre de gravité coupe la base de sustentation. 2. Stabilité de l équilibre Propriété. L équilibre d un objet est d autant plus stable que son centre de gravité est bas et que l aire de la base de sustentation est grande. 3. Base de sustentation Elle est limitée par les points de contact entre le corps et le sol. V. Exercices pages 114 et 115 Tester ses connaissances, ex n 2, 3, 6, 7 et 8 en équipes Correction notée en demis-groupes puis contrôle S1 Chapitre 2 Comment soulever un objet? livre page 117 et 127 Objectifs du chapitre: être capable de : Déterminer les actions mécaniques qui s exercent sur un solide, Donner les caractéristiques et représenter une action mécanique, Connaitre les conditions d équilibre d un solide soumis à deux ou trois forces. Activité 1 page 118 VI. Les actions mécaniques 1. Définition Une action mécanique sur un objet peut : Le mettre en mouvement. Modifier sa trajectoire. Le déformer. 2. Propriété Lorsque deux corps sont en interaction les actions peuvent être : De contact : les systèmes doivent se toucher. Elle peut être répartie (vent sur une voile), ou ponctuelle (doigt sur la sonnette). A distance : il n y a pas de contact entre les deux corps. (la Terre sur tous les objets) 3

4 VII. Représenter une action mécanique Une action mécanique ponctuelle est appelée une force. On représente une force par un vecteur. (segment fléché ayant une origine, une direction, un sens et une longueur). Les caractéristiques de cette force notée Fmain/fil sont : Le point d application : le point P La droite d action : le fil du dynamomètre. Le sens : vers le bas. La valeur : indiquée en Newton par le dynamomètre : 4N Modélisation Une force est représentée par un vecteur F. Ses caractéristiques sont : Son point d application : Action de contact : point ou centre de la surface où s exerce la force. Action à distance : centre de gravité. Sa direction : droite qui porte le vecteur. Son sens : celui du mouvement. Sa valeur (ou norme) : proportionnelle à la valeur de la force exprimée en Newton (N) et mesurée avec un dynamomètre. On symbolise la force par la notation : Facteur/receveur Exemple en haut de la page 99 En équipes, exercices 1, 2, 3, 4, 5 et 7 pages 103 et 104. Correction au tableau notée. VIII. Principe d interaction Activité 2 page 119 4

5 Définition Si un objet A exerce sur un objet B une force F A/B, alors l objet B exerce sur l objet A une force F B/A telle que : F A/B = - F B/A Elles ont même direction, même valeur mais sont de sens opposés. IX. Equilibre d un solide soumis à deux forces Activité 3 page la somme de deux forces L objet ci-dessous est soumis à deux forces : O F1 F2 Ces deux forces ont même effet qu une force unique F appelée résultante de F1 et F2 telle que : F = F1 + F2 Le dynamique des forces représente la somme vectorielle des deux forces. Par la règle du parallélogramme, en reportant F2 à l extrémité de F1 F1 F2 2. Définition Un objet soumis à deux forces F 1 et F 2 est à l équilibre si ces deux forces : a. ont même droite d action, b. même valeur c. et des sens opposés. Cela se traduit par l égalité vectorielle. :F1 + F2 = 0 5

6 X. Equilibre d un solide soumis à trois forces 1. Définition Un objet soumis à trois forces non parallèles F, P et R est en équilibre si : Les droites d action sont coplanaires et concourantes. La somme vectorielle des trois forces est nulle : F + P + R = 0 La résultante des forces est nulle et le dynamique des forces est donc fermé. En équipes, exercices 6, 8, 9 et 10 page 104 et 105. Correction au tableau notée. XI. Moment d une force ou comment soulever facilement un objet. Sur quel point ci-dessous doit-on pousser la porte pour la fermer avec un minimum d effort? Remarque : plus on s écarte de l axe et plus il faut forcer. Observation de l activité 1 page 128 6

7 1. Définition Le moment d une force par rapport à un axe est : Où d est la plus courte distance entre la droite d application de la force et l axe de rotation. Elle est parfois appelée bras de levier. 2. Conditions d équilibre d un objet en rotation Un objet mobile autour d un axe est en équilibre si la somme des moments des forces qui tendent à le faire tourner dans un sens est égale à la somme des moments des forces qui tendent à le faire tourner dans l autre sens. En équipes, exercices 5, 8, 10, 12 et 14 pages 136 et 137. Correction au tableau notée. Contrôle S2 7