La méthode
Équilibre d'un solide soumis à deux forces
3ᵉ · Physique-Chimie
I. Caractéristiques d'une force
Définition
Une force est un vecteur. Elle possède quatre points : point d'application, direction, sens et intensité.
Remarque
L'intensité d'une force s'exprime toujours en Newton majuscule N.
Méthode
- Mesure la force avec un dynamomètre.
- Lis la valeur affichée en Newton.
Exemple
Accroche une masse au dynamomètre. Le curseur indique . La force exercée vaut donc . Le dynamomètre mesure la force, la balance mesure la masse.
II. Le poids et la masse
Définition
Le poids est l'attraction de la Terre vers le bas. Il s'applique au centre de gravité.
Propriété
La masse est la quantité de matière. Elle ne change jamais selon le lieu. Le poids est toujours vertical.
Méthode
- Convertis toujours la masse en kilogramme.
- Multiplie la masse par la pesanteur pour trouver le poids : .
- Divise le poids par la gravité pour obtenir la masse : .
Exemple
Convertis en kilogramme pour obtenir . Avec , le poids vaut . Pour une force de , la masse vaut . La masse reste identique partout.
III. Réaction et tension d'un fil
Propriété
Sans frottement, la réaction d'un support est toujours perpendiculaire à la surface de contact. La tension d'un fil a la même direction que le fil.
Exemple
Un objet repose sur une table horizontale. La réaction du support est verticale. Un objet suspendu à un fil vertical subit une tension verticale qui s'oppose au poids.
IV. Conditions d'équilibre d'un solide
Théorème
À l'équilibre, la somme vectorielle des forces est nulle : . Les deux forces agissent sur la même ligne d'action.
Propriété
À l'équilibre, deux forces se compensent. Elles ont strictement la même intensité et des sens opposés.
Remarque
La somme équivaut toujours à .
Exemple
Un solide immobile subit deux forces. La force vaut vers la gauche. La force vaut vers la droite. Elles tirent sur la même ligne et se compensent parfaitement.
V. Échelle et représentation d'une force
Méthode
- Divise la force totale par la longueur de la flèche pour trouver l'échelle.
- Pour isoler une lettre dans une multiplication, divise toujours par le nombre.
- Divise la valeur de la force réelle par l'échelle pour obtenir la longueur du vecteur.
Exemple
Une force de est dessinée avec une flèche de . Divise par pour obtenir l'échelle : pour . Pour une force de , la longueur est .