Les corps soumis à plusieurs forces

Le diagramme de corps libre

Le diagramme de corps libre est un outil graphique, exprimé dans un langage vectoriel et utilisé

en physique afin de représenter une situation. Méthode pour tracer un diagramme de corps libre 1.

2. (si possible)

3. Représenter

-objet. La longueur des flèches doit être direction) doit respecter également

4. (un plan cartésien) avec

le point centre-objet. Selon la situation, telles que la force gravitationnelle ( gF ), la force normale ( N ) ou ( NF ), le frottement ( fF ), la tension ( TF ), la force centripète ( CF ), la force de rappel (ܨ

La force résultante :

Lorsque plusieurs forces sont appliquées simultanément à un même corps, il arrive que leurs efforts

ionnent et que la somme vectorielle de ces forces soit non nulle. Ce corps se déforme ou se déplace selon une force résultante ( RF ). La force résultante ( RF ) est donc la somme vectorielle de toutes les forces exercées sur le corps. (Elle remplace toutes les autres) A A B RF B ou RF = force résultante (N)

Note : voir Résumé sur les vecteurs

algébrique)

Il y aura

déplacement du corps selon la force résultante RF A B

Physique Résumé

Réf.:Quantum 2e cycle 3e année Patrice Élie

(Ahmed Bensaada) École secondaire de St-Anselme

2 des forces

De plus, lorsque plusieurs forces sont appliquées simultanément à un même corps, il arrive que

est alors en équilibre de translation. -à-dire que le corps ne subit aucune variation de

mouvement. C E D C E D ou RF = force résultante (N)

La force équilibrante :

La force équilibrante (

eqF

exercées sur un corps. Elle a la même norme et la même direction que la force résultante, mais son

sens est opposé. N

Exemple :

M RF eqF

La somme

vectorielle est nulle (FR = 0).

Le corps est en

équilibre.

La force équilibrante est un

vecteur qui permet de mettre en équilibre le système de forces.

Physique Résumé

Réf.:Quantum 2e cycle 3e année Patrice Élie

(Ahmed Bensaada) École secondaire de St-Anselme

Les forces dans un système de coordonnées cartésiennes incliné (Référentiel incliné)

possible en inclinant également le système de référence. mouvement.

Pour analyser les forces exercées sur un objet qui se trouve sur un plan incliné, il faut décomposer

de la trigonométrie. la force gravitationnelle parallèlement au plan incliné singgxFF du référentiel est vers le haut du plan incliné. du référentiel est vers le bas du plan incliné. la force gravitationnelle perpendiculairement au plan incliné cosggyFF

Physique Résumé

Réf.:Quantum 2e cycle 3e année Patrice Élie

(Ahmed Bensaada) École secondaire de St-Anselme

Exercices (forces)

1. Identifiez les forces qui s'exercent sur les objets suivants:

a) Un micro-ordinateur sur une table b) Une balle de tennis qu'on vient de frapper c) Une pierre qu'on laisse tomber dans l'eau au moment où elle touche la surface de l'eau d) Une chaise que l'on déplace sur le plancher e) Une voiture qui accélère sur la route

2. Nommez les deux effets qu'une force peut avoir sur un objet.

3. Vous mettez en mouvement un chariot de laboratoire sur une table horizontale puis vous le

lâchez. Le chariot ralentit puis s'arrête. Identifiez la cause de ce ralentissement.

4. Faites un croquis représentant une personne avec un sac à dos en train de monter

un escalier et tracez les forces qui agissent sur la personne.

5. Le système suivant représente trois forces

1F 2F et 3F appliquées au point X. a) Quelles sont la grandeur et l'orientation de la force résultante? b) Quelles doivent être la grandeur et l'orientation de la force qui permettra d'équilibrer le système?

Physique Résumé

Réf.:Quantum 2e cycle 3e année Patrice Élie

(Ahmed Bensaada) École secondaire de St-Anselme

6. Les schémas ci-

de forces concourantes. Dans lequel (lesquels) des schémas : a) 1F est une force résultante ? b) 1F est une force équilibrante ?

7. Le système suivant représente trois forces

1F 2F et 3F appliquées au point O. a) Quelle est la grandeur de la composante horizontale de la force résultante ? b) Quelle est la grandeur de la composante verticale de la force résultante ?

8. Distinguez les notions de masse et de poids.

9. Est-il possible qu'un objet n'ait pas de masse?

10. Est-il possible qu'un objet n'ait pas de poids?

11. Quel est le poids sur la Terre d'une personne de 58 kg?

Physique Résumé

Réf.:Quantum 2e cycle 3e année Patrice Élie

(Ahmed Bensaada) École secondaire de St-Anselme

12. Identifiez, parmi les systèmes suivants, ceux qui sont en équilibre de translation:

Situation en équilibre de translation

Exemple 1 :

voiture (1000,0 kg) pousse celle-ci avec une force de 542 N dont inclinaison est de -10,0 o avec le sol. Quelle est la force mouvement horizontal de la voiture tout juste avant de bouger ?

Physique Résumé

Réf.:Quantum 2e cycle 3e année Patrice Élie

(Ahmed Bensaada) École secondaire de St-Anselme

Exemple 2 :

Un homme doit tirer sur une corde pour mettre en mouvement un cube de roche disposé sur un

sol ensablé. La corde fait un angle de 30,0o avec le sol et le cube a une masse de 102,0 kg. Quelle

est la tension dans la corde, au moment du décrochage, si le frottement entre le sol et le cube est

de 294,0 N ?

Exemple 3 :

Soit le schéma ci-contre.

constante de rappel du ressort est de

49N/m ?

Temps initial Temps final m 10 cm

Physique Résumé

Réf.:Quantum 2e cycle 3e année Patrice Élie

(Ahmed Bensaada) École secondaire de St-Anselme

Exemple 4 :

Si une masse de 10 kg est suspendue à deux cordes faisant un angle de 30o et 45o avec le plafond. Quelle sera la force de tension dans les deux cordes. 10kg

Physique Résumé

Réf.:Quantum 2e cycle 3e année Patrice Élie

(Ahmed Bensaada) École secondaire de St-Anselme

Exemple 5 :

Trouver la grandeur des forces de tension dans chacune des deux cordes qui soutiennent une lampe de 409g. Les deux cordes font respectivement un angle de 37o et 53o avec le plafond.

Physique Résumé

Réf.:Quantum 2e cycle 3e année Patrice Élie

(Ahmed Bensaada) École secondaire de St-Anselme

10 Exercices (Situation en équilibre de translation)

1. Marie tire un traîneau sur un plan horizontal en appliquant une force de 240 N à

corde faisant un angle de 40o qui mouvement horizontal du traîneau et quelles est sa grandeur ?

2. Un bloc de 520 N est suspendu à une corde. On tire horizontalement sur le bloc avec une

force de 300 N. La corde fait alors un angle de 60o avec le plafond. Quelle est la tension dans la corde ? 3. faisant chacune un angle de 30o tension dans chacune des cordes.

4. -contre.

Quelle est la grandeur de la force exercée sur le plafond en supposant que la masse totale suspendue est de 3.0 kg ?

5. Deux personnes soulèvent un objet lourd au

-contre. La personne de gauche tire à 30o alors que celle de droite tire à 60o. a) Laquelle des deux personnes doit exercer la plus grande force ? b) sse de

100 kg.

6. Afin de libérer une voiture de la neige, une personne

ci-contre. Quelle sera la grandeur de la force appliquée à uto lorsque le câble sera écarté de 5o si, à ce moment, la voiture commence tout juste à bouger ?

7. Le schéma ci-contre montre une poutre soutenue par un chevalet.

Calculez la tension supportée par les pattes du chevalet si la poutre exerce une poussée verticale de 100 N sur le point de contact. Les pattes font un angle de 45o

Physique Résumé

Réf.:Quantum 2e cycle 3e année Patrice Élie

(Ahmed Bensaada) École secondaire de St-Anselme

8. le schéma ci-contre montre une poutre de masse négligeable

angle de 30o Quelle est la grandeur de la tension dans le câble qui soutient la charge ? *9. Deux élèves soutiennent un objet lourd en tenant les extrémités d'une corde, comme -contre. La force gravitationnelle qui s'exerce sur l'objet est de 400 N, c'est-à-dire la masse de l'objet. L'angle formé par rapport à la verticale est de 20°. a) Quelle force l'élève A doit-elle appliquer? b) Quelle force l'élève B doit-il appliquer?

*10. Les deux élèves de la question précédente s'éloignent l'un de l'autre de telle sorte

que l'angle par rapport à la verticale est maintenant de 50°. a) À combien s'élève maintenant la force que doit appliquer l'élève A? b) Quelle est la force que l'élève B doit appliquer? c) Compare tes réponses aux réponses de la question 9. Quel changement s'est produit en ce qui concerne la force exercée par l'élève A? l'élève B? *11. Une petite araignée dont le poids est de 6,0 x103 N est Suspendue par son fil à la branche d'un arbre. Un vent horizontal souffle l'araignée et son fil, qui forment maintenant un angle de 35° par rapport à la verticale. a) Trouve la force (horizontale) que le vent exerce sur l'araignée. b) Détermine la tension du fil. *12. Un filet de tennis est maintenu aux deux extrémités par un poteau d'acier. La tension

maximale dans le filet est de 800 N et l'angle qu'il forme par rapport à la verticale est de 40°.

a) Trouve la force que le poteau exerce, vers le haut, sur le câble. b) Trouve la tension du câble fixé au sol. *13. Pour lancer une flèche, on tend un arc avec une force de

280N. La flèche forme un angle de 45° de part et d'autre de

la corde. Trouve la tension de la corde.quotesdbs_dbs8.pdfusesText_14

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