Equilibre d'un corps solide soumis à 2 forces

 

1.1.Expérience

1.2.Observation

Un solide S( plaque de polystyrène ou carton)  , de poids négligeable, est soumis aux actions simultanées de 2 fils tendus reliés à des dynamomètres.

A l’équilibre, on constate que les files sont dans le prolongement l’un de l’autre et l’indication des dynamomètres sont identiques

1.3. Conclusion: Conditions d’équilibre

2.Force exercée par un ressort

2.1. Expérience

L₀:longueur initiale (à vide) du  ressort.

L: longueur finale du ressort.

∆L=L-L₀ : allongement du ressort.

Le ressort est suspendu à un support fixe.

On mesure sa longueur initiale L₀.

On accroche à son extrémité libre une masse marquée et on mesure sa longueur finale.

On répète les mêmes mesures avec d’autres masses.

2.2.Tension d’un ressort

2.3. Tableau des mesures, L0=10cm

 2.4. La relation entre la tension du ressort et son allongement

a-Tracée de la courbe de  variation de T en fonction de ∆L.

La courbe obtenue est une fonction linéaire (droite passant par l’origine du repère O , son équation s’écrit: T = K . ∆L ( Loi de Hooke) ; Avec K coefficient directeur de la droite.

K caractérise la dureté du ressort, elle s’appelle la raideur du ressort, son unité : N.m⁻¹.

3.1.protocole expérimental :

1. Mesurer le poids P du solide (S) à l’aide du dynamomètre : P=

2. Noter avec précision le volume V1 introduit dans l’éprouvette : V1=

3. Introduire le solide (S) dans l’éprouvette et vérifier qu’il soit complètement immergé. 

Noter avec précision le volume total (eau + solide) V2=

4. En déduire le volume VS du solide : VS 

5. Mesurer alors le poids apparent P’ du solide (S) à l’aide du dynamomètre : P’ =

déduit la valeur de la force de réaction exercée par l’eau sur le solide S:

FA=

6.Calculer le poids du liquide(eau) déplacé et comparer la valeur trouvéeà celle de FA.

Conclure:

Réponses

1.(S) est en équilibre sous l’action de deux forces ;poids et tension du ressort. Les deux forces ont la même intensité:

P=T₁=mg=0,1.10= 1N

C’est l’indication du dynamomètre.

2. V1=80mL

3.  V2=90mL 

4. Le volume d’eau déplacé est égale à:

VS= V2-V1=90-80=10mL

5. P’=T2=0,9N

Le poids apparent du solide est : P’=T2=0,9N

L’intensité de la force exercée par l’eau sur le solide est:

F🇦=T₁-T₂=1-0,9=0,1N

6.Le poids du liquide déplacé est: PF=mF.g=ρF.VF.g=103.10.10-6.10

PF=0,1N

Conclusion: La valeur de la force F🇦 exercée par l’eau est égale à celle poids P de l’eau déplacé. 

4. Force de frottement

4.1. Définition: La force de frottement est une force créée par l’interaction de deux surfaces en contact qui glissent l’une sur l’autre et qui s’oppose au mouvement.
On a deux types de frottements:
Le frottement statique: la force de frottement empêche un objet de se mettre en mouvement.
Le frottement cinétique: la force de frottement  présente lorsqu'un objet est en mouvement sur un autre objet.

4.2.Mise en évidence de la force d’adhérence(frottement statique)

Pour mettre en évidence le frottement entre deux corps, on utilise le dispositif suivant constitué d’un bloc de bois sur une table horizontale.On applique une force tangentielle d’intensité F sur le bloc jusqu’à ce qu’il se mette en mouvement.

4.3.Force de frottement, angle de frottement et coefficient de frottement