moment

MOMENT D'UNE FORCE - THEOREME DES MOMENTS.
| | Objectifs : - Déterminer le moment d'une force.
- Découvrir le théorème des moments. A) Moment d'une force : I) Exemples :
|Où doit-on exercer la force F pour être|Dans quel cas la brouette est-elle plus|
|le plus efficace ? |facile à déplacer ? |
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| |Cas 1 |
|Cas 1 |Cas 2 |
|Cas 2 | |
| |.......................................|
|.......................................|............................ |
|............................ | |
| |.......................................|
|.......................................|........................... |
|........................... | | L'efficacité d'une force exercée sur un solide en rotation autour d'un axe
dépend aussi de ............................... ..............................................................................
............................................................. II) Expérience : 1) Matériel. | | |
|- tableau magnétique |- boite de masses marquées |
|- barre à trous |- 3 dynamomètres de 2 N |
|- axe monté sur aimant |- 1 rapporteur | 2) Cas où la droite d'action de la force est perpendiculaire à la barre. [pic]
a) Réalisez le montage représenté ci-dessus. (Prendre m = 50 g)
b) On recherche la valeur des forces qui, appliquées en différents points
de la barre, permettent de la maintenir en équilibre horizontal. Complétez
le tableau suivant : | | | | |
|Distance d (m)|OA = |OB = |OC = |
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|Force F (N) | | | |
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|Produit F x d | | | | c) Quelle remarque peut-on faire entre les valeurs des forces et les
distances d correspondantes ? | |
| | d) Que constate-t-on pour le produit F x d à l'équilibre ? | |
| | 3) Cas où la droite d'action de la force n'est pas perpendiculaire à la
barre. [pic] a) Accrochez le dynamomètre à l'extrémité de la barre en A et inclinez le
tout en gardant la barre en équilibre. b) Mesurez l'angle ( à l'aide d'un rapporteur et calculez la distance d =
OH. c) Complétez le tableau : | | | | |
|Angle ( (en °) | | | |
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|Distance d (m) | | | |
|d = OA x sin ( | | | |
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|Force F (N) | | | |
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|Produit F x d | | | | e) Que constatez-vous ? | |
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|A RETENIR : Moment d'une force. |
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|Le moment d'une force F exercée sur un solide S, en rotation autour d'un axe ( |
|est noté ................. et vaut : |
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| | A.N : Calculez le moment de la force F exercée sur la clé si F = 50 N et OB
= 20 cm. B) Le théorème des moments. La barre à trous précédente est cette fois-ci mobile autour de son centre
O. [pic] a) Appliquez, à l'aide de trois dynamomètres, les forces F1, F2 et F3 de
part et d'autre de l'axe (.
Complétez le tableau : |Sens de |Valeur de la |Distance | |
|rotation (+ |force : F |d |Moment de F/ ( |
|ou -) | | | |
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| |F1 = |d1 = |F1 x d1 = |
| | | | |
| |F2 = |d2 = |F2 x d2 = |
| | | | |
| |F3 = |d3 = |F3 x d3 = | b) Que constatez-vous ? | |
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|A RETENIR : Théorème des moments. |
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|Pour qu'un solide mobile autour d'un axe ( soit en équilibre, il faut que la |
|somme des moments des forces qui tendent à le faire tourner dans un sens soit |
|égale à la somme des moments des forces qui tendent à le faire tourner dans |
|l'autre sens. |
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| | AN : Calculez le moment du poids de chaque enfant par rapport à O et
appliquez le théorème des moments pour
déterminer si la balançoire est en équilibre.
| |[pic] |
|Hina : m1 = 10 kg d1 = 0,40 m | |
| | |
|Tevahine : m2 = 20 kg d2 = 0,20 m | |
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|Teva : m3 = 20 kg d3 = 0,50 m | |
C) Exercices : Exercice 1 : Cochez la (ou les) réponse(s) correcte(s). a) Un solide est mobile autour de l'axe (, une force appliquée au solide
est parallèle à (. Alors, la force :
( s'oppose à la rotation du solide autour de son axe
( favorise la rotation du solide autour de son axe
( n'a aucun effet de rotation sur le solide. b) Une poignée de porte n'est jamais placée au voisinage de l'axe de
rotation formé par les gonds pour :
( raccourcir le bras de levier
( allonger le bras de levier
( des raisons d'encombrement. c) Le moment d'une force par rapport à un axe est nul si :
( la droite d'action de la force coupe l'axe de rotation.
( la distance entre la droite d'action de la force et l'axe de rotation est
très grande
( l'intensité de la force est trop importante. |d) Un cycliste exerce sur la pédale de son vélo|[pic] |
|une force de 360 N. | |
|La longueur de la manivelle du pédalier est 18 | |
|cm. | |
|Le moment de la force par rapport à l'axe de | |
|rotation ( est : | |
|( M( (F) = 6 480 Nm | |
|( M( (F) = 20 Nm | |
|( M( (F) = 64,8 Nm | |
|( M( (