Etude de solides en équilibre

TP Physique 5 1

^ère

partie

Etude de solides en équilibre

1

^ère

loi de Newton 1

^ère

S Objectifs : - Revoir la première loi de Newton

Donnée : g = 10 N.kg

^-1

Exercice 1

TP

Equilibre d’un solide soumis à trois forces non parallèles

A l’aide du dispositif réalisé sur le bureau, on souhaite déterminer les conditions nécessaires à l’équilibre d’un solide soumis à trois forces FA, FB et FC. Le solide considéré a une masse négligeable, son poids sera donc négligé par rapport aux trois autres forces mises en jeu.

L’utilisation de poulies permet de modifier la ligne d’action des forces sans en changer l’intensité.

On utilise les masses suivantes : mA = mB = mC = soit les forces suivantes : FA = FB = FC = et on a les angles suivants : αA = αB = αC = (par rapport à l’horizontale)

1. Compléter le tableau précédent.

2. Reproduire sur une feuille de papier le point d’application et la direction de chaque force.

Choisir une échelle adaptée et représenter chaque vecteur force d’une couleur différente.

3. Prolonger les directions des trois forces. Observer.

4. Construire à côté de la représentation précédente la somme vectorielle de ces trois forces en mettant bout à bout les trois forces. Conclure sur l’expression vectorielle qui relie les forces.

5. De manière générale, quelles sont les conditions pour qu’un solide soit en équilibre ? Exercice 2

Application

Equilibre d’une bille

Soit la situation représentée ci-contre.

La bille de masse m = 100 g est en équilibre.

Le ressort, de constante de raideur k = 12 N.m^-1, est fixé à l’horizontale et le fil fait un angle α avec la verticale.

1. Construire un diagramme interactions – objet en prenant comme système la bille.

2. En déduire les forces qui s’exercent sur la bille.

3. Sachant que le ressort est allongé par rapport à sa position au repos d’une longueur ∆L = 10,0 cm, calculer la valeur de la tension T du ressort.

4. Quelles sont les conditions nécessaires à l’équilibre du ressort ? Justifier alors le sens de la tension T’ du fil.

5. Déterminer la valeur de T’ et de l’angle α.

6. Comparer cette situation avec celle de l’exercice 1.

α

Pas facile l’équilibre !

TP Physique 5 1

^ère

partie

Etude de solides en équilibre

1

^ère

loi de Newton 1

^ère

S Objectifs : - Revoir la première loi de Newton

Donnée : g = 10 N.kg

^-1

Exercice 1

TP

Equilibre d’un solide soumis à trois forces non parallèles

A l’aide du dispositif réalisé sur le bureau, on souhaite déterminer les conditions nécessaires à l’équilibre d’un solide soumis à trois forces FA, FB et FC. Le solide considéré a une masse négligeable, son poids sera donc négligé par rapport aux trois autres forces mises en jeu.

L’utilisation de poulies permet de modifier la ligne d’action des forces sans en changer l’intensité.

On utilise les masses suivantes : mA = mB = mC = soit les forces suivantes : FA = FB = FC = et on a les angles suivants : αA = αB = αC = (par rapport à l’horizontale)

1. Compléter le tableau précédent.

2. Reproduire sur une feuille de papier le point d’application et la direction de chaque force.

Choisir une échelle adaptée et représenter chaque vecteur force d’une couleur différente.

3. Prolonger les directions des trois forces. Observer.

4. Construire à côté de la représentation précédente la somme vectorielle de ces trois forces en mettant bout à bout les trois forces. Conclure sur l’expression vectorielle qui relie les forces.

5. De manière générale, quelles sont les conditions pour qu’un solide soit en équilibre ? Exercice 2

Application

Equilibre d’une bille

Soit la situation représentée ci-contre.

La bille de masse m = 100 g est en équilibre.

Le ressort, de constante de raideur k = 12 N.m^-1, est fixé à l’horizontale et le fil fait un angle α avec la verticale.

1. Construire un diagramme interactions – objet en prenant comme système la bille.

2. En déduire les forces qui s’exercent sur la bille.

3. Sachant que le ressort est allongé par rapport à sa position au repos d’une longueur ∆L = 10,0 cm, calculer la valeur de la tension T du ressort.

4. Quelles sont les conditions nécessaires à l’équilibre du ressort ? Justifier alors le sens de la tension T’ du fil.

5. Déterminer la valeur de T’ et de l’angle α.

6. Comparer cette situation avec celle de l’exercice 1.

α

Pas facile l’équilibre !