1 Sciences – Equilibre d`un système soumis à trois forces – Cours (4

Sciences
EQUILIBRE D’UN SYSTEME SOUMIS A TROIS FORCES NON PARALLELES
I-
OBSERVATIONS
Léo et Fred maintiennent une caisse pesant 80 kg en équilibre.
1) Dans chaque situation, faites l’inventaire des forces s’exerçant sur la caisse.
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2) Qu’est ce qui différencie les deux situations ?
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3) La force que doit exercer chaque manutentionnaire est-elle la même dans les deux situations ? Pouvez-vous
justifier votre réponse ?
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II-
EXPERIENCE
Matériel :
- Tableau magnétique
- Rectangle de carton lesté (masse de 100g)
- 2 dynamomètres
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1) Manipulation
a) Déterminez le poids du carton lesté.
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b) Réalisez le montage expérimental de la figure ci-dessus simulant la situation 1. (Les actions des
manutentionnaires sont remplacées par les actions des dynamomètres.)
c) Relevez les mesures lues sur les dynamomètres.
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2) Exploitation des résultats
a) Complétez le tableau des caractéristiques des forces s’exerçant sur le carton lesté.
Point
d’application
Force
Droite d’action
Sens
r
Poids du carton lesté (1) : P
Force exercée par le
dynamomètre (2) sur le
r
carton lesté (1) : F 2/1
Force exercée par le
dynamomètre (3) sur le
r
carton lesté (1) : F
3/1
b) Complétez le schéma de l’expérience en
traçant les droites d’action des forces.
Que peut-on dire des droites d’action ?
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c) Construisez le dynamique des forces (c'est-àdire la somme vectorielle des trois forces).
Echelle : 1cm pour 0,25 N
Que constatez-vous ?
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r
r
d) Tracez les vecteurs P , F
2
r
2/1
et F
3/1
sur le schéma de la question b).
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Intensité
III-
CONFRONTATION OBSERVATIONS / EXPERIENCE
On considère que le schéma réalisé à la question 2)b) correspond, avec une autre échelle, à la situation 1 de la partie
observation :
r
- P désigne alors le poids de la caisse,
r
- F
2/1
la force exercée par Léo sur la caisse,
r
- F 3/1 La force exercée par Fred sur la caisse.
a) Donnez l’échelle faisant correspondre ce schéma à la situation 1 et déduisez les intensités des forces
exercées par Léo et Fred. (On rappelle que g = 10 N/kg).
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b) Complétez le tableau bilan des forces s’exerçant sur la caisse dans la situation 2, en notant les
caractéristiques connues.
Point
d’application
Force
Droite d’action
Sens
Intensité
r
Poids de la caisse : P
Force exercée par Léo
r
sur la caisse : F
2/1
Force exercée par Fred
r
sur la caisse : F
3/1
c) Construisez le dynamique des forces s’exerçant sur la
caisse dans la situation 2 (échelle : 1cm pour 200 N).
Veillez à ce que le dynamique soit fermé puisque la
caisse est en équilibre.
d) A l’aide du graphique, donnez les intensités des forces exercées par Léo et Fred sur la caisse.
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e) Pour quelle raison Léo et Fred préfèrent-ils la situation 1 ?
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IV-
BILAN
Un solide soumis à trois forces non parallèles est en équilibre si :
•
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•
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