Hygiène et Sécurité HS 1

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1 Hygiène et Sécurité HS 1 Leçon N 2 : L équilibre d un solide Question du jour : qu est-ce qui maintient un objet en équilibre? I. ctions mécaniques : caractéristiques d une force ctivité 1 Effectuer les deux expériences suivantes : EXPÉRIENCE 1 EXPÉRIENCE 2 imant pprocher l aimant de la masse en acier. Qu observez-vous? Relever la valeur affichée par le dynamomètre. L action exercée par l aimant s exerce-t-elle sur tous les points de la masse? Quel est l état de la barre à trous? Existe-t-il un point de contact entre la masse et l aimant? L action exercée par le fil du dynamomètre sur la barre s exerce-t-elle en tous les points de la barre? : L équilibre d un solide Cours 1-6

2 ctivité 2 On appelle la force du dynamomètre sur la barre. I. Compléter le tableau des caractéristiques de la tension du fil du dynamomètre sur la barre. la barre à trous Force Point Droite Sens Valeur (N) Tension du fil Représenter sur le schéma suivant la force au point en précisant l échelle utilisée. CONCLUSION Une action mécanique exercée sur un solide peut le le mettre en mouvement ; modifier son mouvement ; le déformer Un solide est dit à l équilibre statique lorsqu il est immobile. On distingue : les actions à distance réparties sur l ensemble du solide ; Exemple : la force d un aimant les actions de contact qui s exercent au point de contact du solide ; elles peuvent être ponctuelles Exemple : points et S de la barre à trous ou être réparties. Exemple : livre posé sur une table Une action mécanique se caractérise par une force. Une force se mesure avec un dynamomètre. L unité de mesure d une force est le newton (N). Les caractéristiques d une force sont : le point ; la droite ; le sens ; la valeur (en N). Elle est représentée par un segment fléché. Remarque : le poids d un solide est une force : L équilibre d un solide Cours 2-6

3 ctivité 3 : études s mécaniques Point fixe 1. Réaliser le montage ci-dessus et relever les caractéristiques des actions exercées par les deux dynamomètres D 1 et D 2 au point dans le tableau ci-dessous : Force Point Droite Sens Valeur l élastique par D 1 l élastique par D 2 2. Exercer à l aide d un seul dynamomètre D une action telle que l élastique subisse la même déformation qu avec les deux dynamomètres D 1 et D 2 et relever les caractéristiques de la force l élastique par D Force Point qui correspond à cette action. Droite Sens Valeur 3. Construire, et sur le schéma ci-dessous et proposer une construction géométrique qui permette d obtenir à partir de et : L équilibre d un solide Cours 3-6

4 II. ÉQUILIBRE D UN SOLIDE SOUMIS À DEUX FORCES ctivité 4 : On réalise le montage suivant : Sur le schéma : 1. Indiquer : Les dynamomètres (D 1) et (D 2) Le solide (S) Les points 1 et 2 des forces exercées par les dynamomètres. 2. Représenter : La force exercée par (D 1) sur (S) La force exercée par (D 2) sur (S) 3. Noter : La valeur indiquée par (D 1) La valeur indiquée par (D 2) Sur la feuille :. Répondre aux questions suivantes : 1. Quel est le référentiel d étude? Le référentiel d étude est celui de la salle de classe. 2. Quel est le système étudié? C est l ensemble des deux dynamomètres (D 1) et (D 2) et du solide (S). 3. Les forces et sont-elles les seules qui s exercent sur le solide? Non, on pourrait aussi considérer le poids du solide mais l objet étant en polystyrène, son poids est négligeable devant les forces exercées par les dynamomètres. 4. Quel est le poids du solide (S)? donc 5. Comparer les caractéristiques des forces et : Point 1 2 Droite ( 1 2) ( 1 2) B. Construire le dynamique des forces Sens de 1 vers (D 1) de 2 vers (D 2) Intensité Conclusion Un solide soumis à deux forces est en dit en équilibre quand les forces qui s exercent sur lui ont : même droite ; même intensité ; des sens opposés. Le dynamique des forces est fermé : Principe des actions mutuelles (ou réciproques) À une interaction entre un solide 1 et un solide 2 correspondent deux forces : l une exercée par 1 sur 2, notée l autre exercée par 2 sur 1 et notée. Principe des actions réciproques : : L équilibre d un solide Cours 4-6

5 ctivité 5 :. On considère la situation suivante : le ressort (R) est tendu à l aide d un fil (L). Support Ressort (R) Fil (L) B 1. L action exercée par le fil (L) sur le ressort (R) est : Une action à distance Une action de contact Une action localisée Une action répartie L action mécanique localisée au point, exercée par le fil (L) sur le ressort (R), provoque un mouvement de translation du ressort : on l appelle alors force exercée par (L) sur (R). 2. Quelles sont les caractéristiques de la force qu exerce le fil (L) sur le ressort (R)? Compléter le tableau ci-dessous : Le point La droite L action mécanique est localisée au point. La droite (B). C est la droite que matérialise le fil. Le sens Comme on tire le sens de la force est de vers B. L intensité C est la valeur de la force. On peut tirer plus ou moins fort sur le ressort. On peut déformer plus ou moins le ressort. 3. vec quel instrument mesure-t-on l intensité d une force? On mesure l intensité d une force à l aide d un dynamomètre. 4. Quelle est l unité de mesure de l intensité d une force L unité de mesure de l intensité d une force est le Newton, noté N. 5. L intensité de la force qu exerce le fil sur le ressort vaut 3 N. a. Comment appelle-t-on l objet mathématique qui permet de représenter cette force? L outil mathématique qui permet de représenter la force est un vecteur. On le notera ici. b. Compléter le tableau suivant : Caractéristiques de l action mécanique Le point La droite Le sens L intensité Caractéristiques de sa représentation (vecteur) L origine La direction Le sens La norme c. Comment note-t-on l intensité de la force qu exerce le fil (L) sur le ressort (R)? On la note Elle correspond à la norme du vecteur. d. Représenter cette force en utilisant l échelle suivante : 1 cm pour 1 N : L équilibre d un solide Cours 5-6

6 ctivité 6 : C. On considère maintenant que le ressort est tendu par deux forces modélisées par et 1. Représenter le vecteur-force qui pourrait remplacer les forces et et donner la même déformation au ressort. 2. En prenant comme échelle 1 carreau = 0,5 N, déterminer les intensités des forces et. Remarque importante : mais : L équilibre d un solide Cours 6-6

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