[PDF] Chapitre 2 et que Béatrice tire

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Référence : Marc Séguin, Physique XXI Tome A Page 1

Note de cours rédigée par Simon Vézina

Chapitre 2.3a Les forces de contact

La force normale

La force normale est la force exercée par une surface sur un objet en contact avec elle empêchant

ceux-ci de er. La surface, jouant , applique une force de poussée toujours perpendiculaire à la surface. celle- La force normale résulte du fait que les atomes contenus dans un objet sque ceux-ci sont très près.

Cette force est de nature électrique.

Il est important de préciser que la force normale ne peut pas être évaluée formule directement, car elle dépend de la situation. Ainsi, la force normale pourra seulement être de la 2e loi de Newton.

Symbole :

n

Unité SI (newton) :

@Nn Terre Bn Mur A B murn gm 0Aa

En raison de la géométrie sphérique de

orientées vers son centre.

Situation A : Un bloc appuyé contre une planche. Un bloc de 5 kg repose contre une planche de bois

horizontale. Albert pousse avec une force de 20 N verticalement vers le bas sur le bloc. On désire

le bloc. Voici le schéma des forces de la situation : Résolution de la 2e loi de Newton graphiquement : F m gm n 0a x y F gm n amFK où

0ngmFKK

la 2e loi de Newton : amFK amngmFKKK (Remplacer F

0ngmFKK

(Bloc à léquilibre, donc 0a 0nmgF (Décomposition des forces en y) mgFn (Isoler n)

8,9520 n

(Remplacer valeurs numériques) N69n (Évaluer n) Référence : Marc Séguin, Physique XXI Tome A Page 2

Note de cours rédigée par Simon Vézina

La tension

La tension est le nom que porte la force appliquée par une corde sur un objet. Une corde ne peut pas

pousser un o force de tension, la corde doit être tendue. de la tension est toujours parallèle à la corde et orienté vers afin de Comme dans le cas de la force normale, la tension ne peut pas être évaluée à formule directement, car elle dépend de la situation. La tension

2e loi de Newton

tension doit dépasser une valeur critique pour satisfaire la situation en jeu, la corde peut alors briser. Dans le corps humain, les muscles jouent le rôle de force de tension, car ils se comportent comme des cordes (on ne peut pas pousser avec un muscle). 1T 2T gm 0a

Symbole :

T

Unité SI (newton) :

@NT

Situation B : Quand on est deux, ça va deux fois mieux. Un bloc de 50 kg est déposé sur une surface

de 0,3 m/s2. On désire évaluer la tension appliquée par la corde sur le bloc. Voici le schéma des forces de la situation : Résolution de la 2e loi de Newton graphiquement : F m gm T a x y n F gm n T am amFK où amngmTFKKKK e loi de Newton x : xxmaF xmaTF (Remplacer xF

F T m a

(Bloc accélère, donc xaa où

20,3 m/sa

T ma F

(Isoler T)

103,050 T

(Remplacer valeurs numériques) N5T (Évaluer T) Référence : Marc Séguin, Physique XXI Tome A Page 3

Note de cours rédigée par Simon Vézina

Situation 4 : Un bloc sur un plan horizontal sans frottement. Sur une surface horizontale sans frottement, on tire sur un bloc de 2 kg avec une corde orientée à 30
dynamomètre placé entre la corde et le bloc indique 4 N. On désire déterminer le module de la force normale exercée par la surface sur 30
Voici le schéma des forces de la situation : Résolution de la 2e loi de Newton graphiquement : n a x y gm T gm T n am amFK où amngmTKKK

Développons notre 2e x

xa du bloc : xxmaF xmaTq30cos (Remplacer xF m

Tax 30cos

(Isoler xa 2

30cos4 xa

(Remplacer valeurs num.)

2m/s73,1xa

(Évaluer xa

Développons notre 2e y

n appliquée par le sol sur le bloc : yymaF ymaTmgnq30sin (Remplacer yF

030sinqTmgn

(Remplacer 0ya 30sinTmgn
(Isoler n) 30sin48,92n
(Remplacer valeurs num.)

N6,17n

(Évaluer n) Référence : Marc Séguin, Physique XXI Tome A Page 4

Note de cours rédigée par Simon Vézina

La force de frottement exercée par une surface

Le frottement de surface est la force exercée par une surface sur un objet qui tend à au glissement de applique une force toujours parallèle à la surface dans le sens opposé au mouvement relatif objet par rapport à la surface. Lorsqu t plus en contact avec la surface, celle- n gm f a v Nous allons exploiter deux méthodes pour évaluer le module de la force de frottement :

1) Utiliser la 2e loi de Newton.

2) Utiliser le modèle simplifié du frottement (voir chapitre 2.5 :

nf

Symbole :

f

Unité SI (newton) :

@Nf

Situation C : Frotter et décélérer. Albert pousse horizontalement sur un bloc de 20 kg avec une force

de 40 N et le bloc décélère à un rythme de 0,2 m/s2 en raison du frottement de contact avec le sol. On

désire évaluer le module de la force de frottement Voici le schéma des forces de la situation : Résolution de la 2e loi de Newton graphiquement : F m gm a x y n f v F gm n f am amFK où amfngmFKKKK e loi de Newton x : xxmaF xmafF (Remplacer xF

F f m a

(Bloc décélère, donc xaa où

20,2 m/sa

f F ma (Isoler f)

40 20 0,2f

(Remplacer valeurs numériques) 44 Nf
(Évaluer f) Référence : Marc Séguin, Physique XXI Tome A Page 5

Note de cours rédigée par Simon Vézina

La géométrie du plan incliné

Le plan incliné est un problème de physique ayant une géométrie particulière, car un objet qui glisse sur celui- horizontal ou purement vertical. Dans les faits, le mouvement est une combinaison des deux mouvements précédents. x y m Pour simplifier les mathématiques, il est préférable de définir un axe parallèle au plan incliné et un axe perpendiculaire au plan. Cependant, ce nouveau choix verticales (comme la force gravitationnelle). x m y x y

Voici la dé

xy de la force gravitationnelle : gm en x : sinmg gm en y : cosmg x m y gm jmgcos imgsin

Schéma des forces Avantage Inconvénient

a n gm x y f (Situation où sinmg f!

Pas besoin de

décomposer la force de frottement de contact f

Pas besoin de

décomposer la force normale n

Pas besoin de

décomposer a

La force gravitationnelle

gm doit être décomposée en xy Référence : Marc Séguin, Physique XXI Tome A Page 6

Note de cours rédigée par Simon Vézina

Situation 6 : Un bloc sur un plan incliné avec frottement. On dépose un bloc de 2 kg sur un plan

incliné à 30o oc (grandeur et orientation).

Voici le schéma des forces de la

situation : a n gm x y 30
f

Décomposition des forces selon

xe x et y : mg f n x y mg sin mg cos

Résolution de la 2e loi de

Newton graphiquement :

f n gm am amFK où amfngmKKK

Développons notre 2e x

xa du bloc : xxmaF xmamgfTsin (Remplacer xF m mgfaxsin (Isoler xa 2

30sin8,926 xa

(Remplacer valeurs num.)

2m/s9,1 xa

(Évaluer xa

Le bloc accélère à un rythme de 1,9 m/s2 le long du plan incliné vers la gauche (qui est dans le sens

négatif de x).

P.S. Pour obtenir la normale à la surface

n , nous devrions résoudre la 2e tel que yymaF

0cosTmgn

où 0yaquotesdbs_dbs7.pdfusesText_13

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