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FORCES ET VECTEURS

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FORCES ET VECTEURS - Cégep de Chicoutimi

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Chapitre 42 Le moment de force et l’équilibre statique

Le module du moment de force est égal à la distance r dans le plan xy entre le point de référence et l’endroit où est appliquée la force F multiplié par le module de la force F projeté dans le plan xy et multiplié par le sinus de l’angle T entre r et F dans le plan xy



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ECOLE NORMALE SUPERIEURE

DEPARTEMENT DE FORMATION INITIALE SCIENTIFIQUE

PHYSIQUE-CHIMIE

PEDAGOGIQUE

385

PRESENTER PAR : RANDRIANARISON Rojo

Date de Soutenance : 18, octobre, 2016

PRESIDENT DU MEMOIRE : Mme Harinosy RATOMPOMALALA

Maître de Conférences

JURY : - Mr RANDRIANANDRAINA Faneva

PhD et Maître de Conférences

-Mr RATSIFARITANA Charles Andriatomanga

PhD et Maître de Conférences

RAPPORTEUR : Mr René Yves RASOANAIVO PhD et Maître de Conférences

ANNEE UNIVERSITAIRE : 2015-2016

ELABORATION DE MATERIEL DIDACTIQUE POUR

i

REMERCIEMENTS

" Avec Dieu tout est possible » cette phrase nous conduit premièrement de remercier tout on Dieu de nous avoir donné la chance et le courage de terminer ce travail. Deuxièmement, le proverbe Malgache dit que " Ny hazo no vanon-ko lakana ny tany naniriny travail de recherche, les discussions eil Troisièmement, je tiens à remercier également Dr Harinosy RATOMPOMALALA acceptée présidente de ce mémoire. Quatrièmement, mes remerciements vont à Dr RANDRIANANDRAINA Faneva et Dr RATSIFARITANA Charles Andriatomanga qui sont bien voulu donner son temps pour juger ce mémoire et d'apporter des regards complémentaires sur mon travail. . Nous voudrions exprimer notre profonde reconnaissance envers nos enseignants de la filière physique c normale supérieure Cinquièmement, toute ma reconnaissance va également à notre promotion FANANTENANA. Je tiens à remercier vivement mes maitres de stage en responsabilité, Mr Rado et Mr Daniel, professeurs titulaires des sciences physiques au sein du LJRA Andranonahoatra Itaosy, pour son

accueil, le temps passé ensemble et le partage de son expertise au quotidien. Grâce aussi à ses

confiances j'ai pu m'accomplir totalement dans mes missions. Au plus ils ont consacrés de leur temps et de leur énergie à répondre à mes questions. Je remercie particulièrement à mon oncle RAMAMONJISOA Jean Alain qui m'a beaucoup aidé à fabriquer notre matériel didactique.

Enfin, je tiens à remercier toutes les personnes qui m'ont conseillés et relu lors de la rédaction de

notre mémoire : ma famille, mon maitre GERARD en Kung Fu, tous les membres du choral

AN, et mes amis.

JE LES REMERCIE TOUS TRES CHALEUREUSEMENT

ii

SOMMAIRE

REMERCIEMENT

INTRODUCTION ............................................................................................................................ 1

PREMIERE PARTIE : REPERES THEORIQUES ...................................................................... 3

I. Mouvement de rotation d ..................................................... 3

I.1. Définition ...................................................................................................................... 3

I.2. Vitesse angulaire. .......................................................................................................... 4

I.3. Le mouvement de rotation uniforme ............................................................................. 5

I.3.1. Définition ............................................................................................................. 5

I.3.2. : ............................................................... 5

II.2. Importance de la distance de la droite d'action de la force à l'axe de rotation et

II.3.1. ne force ............................................... 9

II.3.2. Détermination de la longueur du bras de levier ............................................. 10

II.3.3. .................................. 11

II.3.4. ........................... 12

II.3.5. ........................................................................ 14 II.3.6. Choix du sens positif du mouvement: .................................................. 15

III. Théorème des moments ................................................................................................... 15

iii DEUXIEME PARTIE : ELABORATION DES MATERIELS EXPERIMENTAUX ................ 21

I. Règles de sécurité dans un ate

II. Fabrication d'un matériel d'expérience pour l'étude de l'équilibre d'un solide mobile autour d'un

II.1. Outils utilisés .............................................................................................................. 23

II.2. Matières premières .................................................................................................... 25

........................................................................................................ 25

™ Première phase : Fabrication du support: .................................................................... 25

™ Deuxième phase .............................................................. 31

™ Troisième phase : Assemblage du dispositif .............................................................. 34

TROISIEME PARTIE : EXPLOITATIONS PEDAGOGIQUES ................................................ 36 I. Aptitudes à d .......................................................................... 36

I.1. Esprit scientifique ............................................................................................................. 36

I.2. Réalisation pratique .......................................................................................................... 36

eignement de sciences physiques ............................... 38

III.1. Description de cette approche ........................................................................................ 38

III.2. Construction des savoirs ................................................................................................. 38

-apprentissage .............................................. 38

III.3.a. Questionnement ........................................................................................................... 39

III.3.b. Gestion du temps ......................................................................................................... 39

III.3.c. Utilisation des m ....................................................................... 39

étude du ........................................................... 39

V.1 Fiche des cours-TP pour les enseignants ......................................................................... 39

V.2. Fiche des travaux pratiques pour les élèves .................................................................... 54

..................................................................................................... 57

................................................... 59 iv

VI.1 Fiche de préparation pour les enseignants ...................................................................... 59

VI.2 Fiche des travaux pratiques pour les élèves .................................................................... 67

V ................................................................................................... 69

CONCLUSION ............................................................................................................................... 71

BIBLIOGRAPHIE : ....................................................................................................................... 72

WEBOGRAPHIE : ......................................................................................................................... 72

v

Liste des figures

Figure 1 : .................................................................................. 3 Figure 2 : 1 et t2 ......................................................... 4

Figure 3 la porte ................... 6

Figure 4 : ................................................. 7 Figure 5 : e horizontale dans le plan de la porte ................... 7

Figure 6 : ........................ 8

Figure 7 :

de rotation et l'intensité de la force .................................................................................................... 9

Figure 8 : Bras de levier d ............................................................................................................... 10

Figure 9 : Détermination du bras de levier ...................................................................................... 11

Figure 10 : ........................................................................................ 11

Figure 11 ...................................................... 12

Figure 12 : Décomposition de la force ܨ

Figure 13 : Couple des forces .......................................................................................................... 14

Figure 14 : Choix du sens positif du mouvement ............................................................................ 15

Figure 15 : Réglette percée des trous .............................................................................................. 16

fixe ................................................................................................................................................... 21

Figure 17 : Les matières premières ................................................................................................ 25

Figure 18 : Modèle numéro 1 et la pièce correspondante ............................................................... 26

Figure 19 : Ponçage et lissage de la pièce numéro 1 ....................................................................... 26

Figure 20 : Marquage et perçage du point O ................................................................................... 27

Figure 21 : Sciage et ponçage de la planche (2) .............................................................................. 27

Figure 22 ................................................................ 27 Figure 23 : Assemblage des deux pièces et ....................................... 28

Figure 24 : Peinture de la pièce obtenue ......................................................................................... 28

Figure 25 : La pièce ainsi obtenue .................................................................................................. 28

Figure 26 : Marquage du point G1 .................................................................................................. 29

Figure 27 : Cercle de centre G1 et de rayon 10cm ......................................................................... 29

Figure 28 : Traçage de deux droites parallèles (D1) et (D2) ........................................................... 29

Figure 29

cm. ................................................................................................................................................... 29

Figure 30 : Ponçage de la roue ........................................................................................................ 30

vi

Figure 31 : Perçage du point G1 ...................................................................................................... 30

Figure 32 : Peinture de la roue avec le vernis à bois ....................................................................... 30

Figure 33 ................................................................ 31

Figure 34 : Modèle numéro 2 .......................................................................................................... 31

Figure 35 : Sciage du deuxième bois carré pour avoir le modèle numéro 2 .................................. 31

Figure 36 : Ponçage de la pièce obtenue ......................................................................................... 32

Figure 37 : Marquage du point G2 .................................................................................................. 32

Figure 38 : Perçage du point G2 ...................................................................................................... 32

Figure 39 : Les points marqués sur la face numéro 2 de la réglette ................................................ 32

Figure 40 : Perçage des points marqués .......................................................................................... 33

Figure 41 : Découpage de la réglette en utilisant une scie .............................................................. 33

Figure 42 : Peinture de la réglette avec le vernis ............................................................................ 33

Figure 43 : Une réglette ................................................................................................................... 34

Figure44 .................................................................. 34

Figure 45 : Montage de deux pièces ................................................................................................ 34

Figure 46 : Le dispositif expérimental ainsi fabriqué ..................................................................... 35

Figure 47 : Barre OA ...................................................................................................................... 57

Figure 48 : Barre rigide AB ............................................................................................................. 58

Figure 49 : Pendule OA ................................................................................................................... 58

Figure 50 : Barre OB soumise à deux forces de sens contraire ....................................................... 58

Figure 51 : Barre AB de masse négligeable .................................................................................... 69

Figure 52 : Barre homogène OA ..................................................................................................... 70

Figure 53 .................................................................. 70 vii

Liste des tableaux

Tableau 1 : (& ............................. 16

Tableau 2 : Relevé des mesures ...................................................................................................... 17

Tableau 3 : Représentation des erreurs dans chaque mesure. ......................................................... 18

Tableau 4 : Tableau des outils pour la fabrication de la réglette et du support. .............................. 24

viii

Liste des abréviations

LJRA : Lycée Joseph Ravoahangy Andrianavalona

FJKM : Fiangonan

ENS : Ecole Normale Supérieure

TP : Travaux Pratiques

AN : Application Numérique

cm : centimètre m : mètre

N : Newton

Nm : Newton-mètre

mN : milli-Newton g : gramme kg : kilogramme

M/ǻ(ܨ

σ(=LL,,,,,,,,,,& : Somme des forces appliquées

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