Exercices sur les systèmes de trois forces

[pic]Exercices sur les systèmes de trois forces 1) Un alpiniste est en équilibre sur la paroi d'une montagne grâce à une
corde de rappel et aux crampons de ses chaussures. : a) On isole le système de l'alpiniste, compléter le tableau suivant qui
comprend les forces qui agissent sur l'alpiniste. On sait que le poids de
l'alpiniste s'applique au point G. |Forces |Point |Droite d'Action|Sens |Intensité |
| |d'Application | | | |
| |E | | |8,3 N |
| |F | | |6,7 N |
|Fp/a |G | | |xxxxxxxxxxxxxxx| b) A l'aide du schéma précédent, tracer le dynamique de ces trois forces
avec 1 cm pour 1 N.
c) En déduire l'intensité de la force du poids de l'alpiniste en newton. 2) Lors d'une opération de maintenance effectuée sur une repasseuse
automatique, on doit sortir un cylindre d'acier dont l'intensité du poids
est de 3000 N. Le cylindre est soulevé à l'aide d'une potence à tirant constituée d'un
rail (r) mobile autour d'un axe (a) maintenu horizontal par un tirant (t).
On se propose d'étudier l'équilibre du rail (r) lorsque le cylindre est
situé sur la verticale passant par G ( le point d'application du poids du
rail et du cylindre réuni ). Ce rail est soumis à trois forces [pic] .
[pic] : poids total du rail et du cylindre ; );F1): force exercée par le tirant sur le rail ;
);F2) : force exercée par l'axe sur le rail.
a) Compléter le tableau suivant : |Forces |Point |Droite d'Action|Sens |Intensité |
| |d'Application | | | |
|);P) |G | | |5 000 N |
|);F1) | | | |xxxxxxxxxxxxxxx|
|);F2) | | | |xxxxxxxxxxxxxxx| b) Représenter le poids );P) sur le schéma suivant. ( Échelle : 1 cm pour 1
000 N )
c) Construire le dynamique des forces : );P) , );F1) , );F2) .
d) Déterminer graphiquement les intensités de );F1) et );F2). 3) On étudie la tension d'un câble HT lors d'une surcharge due à la neige.
Cette situation peut-être modélisée expérimentalement par une masse marquée
maintenue en équilibre comme l'indique le dessin ci-dessous : a) Citer les actions qui s'exercent, à l'équilibre, au point O. b) Compléter le tableau qui suit avec les caractéristiques connues des
forces en présence. c) Compléter le dynamique des forces sur la figure qui suit. d) Déterminer graphiquement la valeur des tensions des deux brins de
câble .
|Force |Point |Droite d'action|Sens |Valeur (N) |
| |d'application | | | |
|Poids );P) | | | | |
|Tb1 | | | | |
|Tb2 | | | | |
);P)
4) A l'aide d'une corde et d'une planche inclinée à 40° par rapport à
l'horizontale,
un homme peut monter ou descendre une charge de valeur P = 300 N. On admet que le plan incliné exerce sur la charge une réaction R
perpendiculaire au plan incliné et de valeur R = 230 N. Sa droite d'action
passe par G. L'homme exerce sur la charge une force F de valeur F = 250 N. a) Entourer la case correspondant au sens correct de la force F puis
justifier le choix. Sens Justification
b) Tracer sur le schéma de la figure 1 ci-dessus les forces P, R et F
(échelle 1 cm pour 100 N). c) À partir du point O (figure 2), construire le dynamique des forces P, F
et R en utilisant comme échelle 1 cm pour 50 N. d) Conclusion : la charge est-elle : < en équilibre ?
< en mouvement de montée ?
< en mouvement de descente ? Cocher la bonne réponse puis justifier. 5) Un hors bord entraîne deux skieurs nautiques.
Chacun d'eux exerce sur le câble qui le tracte une tension de 500 N .
L'ensemble des deux skieurs, du crochet et du hors bord forme un équilibre. a) On étudie les forces qui agissent sur le crochet ( c ), compléter le
tableau suivant |Forces |Point |Droite d'Action|Sens |Intensité |
| |d'Application | | | |
| | | | | |
| | | | | |
|Fh/c | | | |xxxxxxxxxxxxxxx| b) Tracer le dynamique de ces trois forces avec 1 cm pour 100N. c) En déduire l'intensité de la force en newton.
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Corde de rappel r D [pic] E G Montagne m Alpiniste a F Droite d'action des crampons ( c )
Figure 2
Le Poids de m et du câble donne une force );P) d'intensité 60 N qui
s'applique en O. ( ( O B A
m
1 cm pour 50 N G O Figure 1 40 ° Crochet ( c ) 1er skieur ( s1 ) 2 éme skieur ( s2 ) Hors bord ( h ) A B Fh/c 1er brin b1 2éme brin b2