EXERCICES SUR L’ÉQUILIBRE D’UN SOLIDE SOUMIS À DEUX FORCES

Exercice 1

Philippe a déposé des livres sur une étagère. Ils sont en équilibre, soumis à l’action des forces Pet R.

1) Nommer les grandeurs représentées par P et R.

2) La force R est représentée par un segment fléché de longueur 3,5 cm (1cm représente 5N). À l'aide de l’unité graphique, calculer la valeur de cette force ?

3) Déduire la valeur de P.

4) Indiquer les caractéristiques de chaque force.

5) Faire le schéma. et tracer les forces P et R.

6) Philippe pose d’autres livres d'une masse totale de 11 kg.

a) Calculer, en N, la valeur du poids de ces livres. (g= 10 N/kg).

b) Le plateau de l’étagère ne peut pas résister à une force verticale supérieure à 100 N. Que se passe-t-il ?

Exercice 2

Pour le repassage des nappes et des serviettes, on utilise un fer à repasser dont la masse est égale à 1200g.

1) Calculer le poids P de ce fer à repasser. On donne g = 10 N/kg.

2) Posé sur une table, le fer à repasser est en équilibre, soumis à deux forces :   son poids  et l'action de la table. Indiquer les caractéristiques de chaque force.

3) Représenter ces deux forces sur un schéma. Échelle graphique : 1 cm représente 4 N.

Exercice 3

Pour tester la résistance à l’allongement d’un tissu, on place une bandelette de tissu entre deux étaux. Un étau est fixe et un étau est mobile pour allonger le tissu. L’appareil de mesure enregistre la valeur, en newton, de la force exercée par l’étau mobile en fonction de l’allongement du tissu.

On relève le tableau suivant :

Force (N)	0	0,5	1	1,5	3,5	7,5	17,5	40	12
Allongement (mm)	0	2	4	6	8	10	12	14	16

1) Tracer le graphique de la force exercée par l’étau mobile en fonction de l’allongement du tissu.

2) Déterminer graphiquement la valeur maximale, en newton, de la force exercée par l’étau mobile sur la bandelette de tissu. Indiquer la valeur, en mm, de l’allongement correspondant.

3) À un moment donné, on arrête le test. La bandelette est à l’équilibre sous l’action de deux forces. : force exercée par l’étau fixe,: force exercée par l’étau mobile. (On néglige le poids du tissu)

a) Indiquer les caractéristiques de chaque force.

b) Représenter les deux forces sur un schéma. L’appareil de mesure indique une valeur de 30N. Échelle : 1 cm pour 20 N.

4) Pour faire cette expérience au laboratoire de sciences physiques, on remplace l’étau mobile par un solide de masse m. Calculer, en kg, la masse m du solide qu’il faut suspendre pour obtenir une force de traction égale à 30 N. On donne : g = 10 N/kg.

Exercice 4

Au laboratoire, on réalise une expérience afin de déterminer le poids d’une enseigne. Pour cela on la suspend à un dynamomètre qui indique 120N.

1) Calculer la masse m de l’enseigne ( g = 10 N/kg)

2) On constate au laboratoire que l’enseigne est en équilibre sous l’action de deux forces : son poids P et la force T qui la maintient suspendue. Indiquer les caractéristiques de chaque force.

3) Représenter sur un schéma les deux forces s’exerçant sur l’enseigne. 1 cm représente 50 N.

Correction : 

1. Caractéristiques de deux forces qui se compensent :

-          Deux forces, qui se compensent, ont :

-          Même direction, même valeur, mais des sens opposés.

-          Leur somme vectorielle est égale au vecteur nul :

-         

2. Valeur du poids de la pomme :

-          Le dynamomètre mesure aussi bien la force qu’il exerce que la force qu’on lui applique.

-          P ≈ 2 N

3. La pomme est soumise à son poids  et à la tension du fil .
4. L’objet étant immobile (au repos), il est soumis à des forces qui se compensent (réciproque du principe de l’inertie).

	Point d'application :	centre d'inertie G
	Direction :	verticale du lieu passant par G
	Sens :	du haut vers le bas
	Valeur :	P = m . g exprimée en newton (N)
P poids en Newton N m la masse en kg et  g le facteur d’attraction terrestre : g = 9,81 N / kg

	Point d'application :	point d'attache A
	Direction :	verticale du lieu passant par A
	Sens :	du bas vers le haut
	Valeur :	T = P = m . g exprimée en newton (N)

-          Schéma :