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ACTIONS MECANIQUES - FORCES
Rappel
Une action mécanique qui s’exerce sur un objet peut:• le mettre en mouvement• modifier sa trajectoire ou sa vitesse • le déformer
On distingue deux grands types d’actions mécaniques Les actions de contact ponctuelles
Les actions de contact réparties
La zone d’application est un point
La zone d’application est une ligne ou une surface
Si l’action mécanique est localisée, on parle de force
Les actions à distance
Elles sont d’origine magnétique, électrique, ou gravitationnelle
Les actions à distance sont toujours réparties
Mx
Représentation d’une forceLa voiture exerce une action sur la caravane. Pour déterminer cette force, il faut connaître quatre caractéristiques .
Le point d’application La voiture exerce son action au point M
La droite d’action ou direction La droite d’action passe par le point d’application
Le sens Le sens du déplacement
L’intensité s’exprime en newton ( N )
La longueur du vecteur est proportionnelle à la valeur de la force.La valeur d’une force se mesure à l’aide d’un dynamomètre.
On représente une force par un vecteur
En résumé
Force Point d’application
Direction Sens Valeur ( N )
CVF /
CVF /
M ehorizontal uchevers la ga N1500
0
1 5
32 4
5N
MASSE D’UN CORPS
La masse d’un objet est la quantité de matière constituant cet objet
La masse est invariable: elle ne varie pas suivant le lieu.
La masse se mesure à l’aide d’une balance
500g
La masse s’exprime en kilogramme ( kg )
POIDS D’UN CORPS
Le poids d’un corps est l’action qui s’exerce sur un corps immobile au voisinage de la Terre
Le poids est une force
Le poids se mesure à l’aide d’un dynamomètre.
Le poids dépend du lieu ou se trouve l’objet
Caractéristiques du poids
Point d’application
Le point d’application est toujours le centre de gravité de l’objet
Droite d’action
La droite d’action est toujours la verticale
Sens
Du haut vers le bas
0
1 5
32 4
5N
Comme toute force l'intensité du poids se mesure à l'aide d'un dynamomètre.Si on connaît la masse de l'objet il faut appliquer la formule:
P = Mg
Intensité
P : exprimé en newton ( N )M : masse exprimée en kilogramme ( kg )g : gravité exprimée en newton par kilogramme ( kg/N )
avec
X G
m1
P
N
1F
Equilibre d’un solide sans frottement
Un solide glisse sans frottement sur un plan incliné faisant un angle avec l’horizontale . Il est maintenu en équilibre à l’aide de masses marquées.
Le solide est soumis à trois forces
Le poids P
La réaction du plan sur le solide perpendiculaire au plan car il n’y a pas de frottement N
La force dont la valeur est égale à celle du poids des masses m1 1F
Conditions d’équilibre:lorsque le solide est en équilibre, le dynamique des forces forme un triangle fermé
On obtient le dynamique des forces en additionnant les vecteurs
0 1
FPN
PN
1F
gmP 1
cosPN
sinsin 11 gmPFÀ l’aide des relations trigonométriques dans le triangle rectangle
m2
P
N
G
2F
f
R
Equilibre d’un solide avec frottement
Il existe maintenant des forces de frottement entre le solide et le plan incliné. A l ’aide de masses on réalise l’équilibre du système juste avant son déplacement.
Le système est soumis à trois forces
Le poids P
La réaction inclinée par rapport à la normale R
La force dont la valeur est égale au poids des masses marquées m2 2F
La réaction du plan se décompose en deux composantes etN
f
fNR
Calcul de la force de frottement f
gmmgmgmf
FFf
)( 1212
12
Angle de frottement N
R
Angle compris entre la normale N et R
Coefficient de frottement
tanN
fk
Le coefficient de frottement ne dépend que des matériaux en présence
Solide
Axe de rotation
Sens + de rotation
1F
A2F
B
11/1dFM
OF
1d
22/2dFM
OF
2d
Equilibre d’un solide en rotation autour d’un axe
Moment de la force1F
levier de bras appellel'on
rotation. de axel' àaction d' droite la de distance laest d
men expriméeest d
Nen expriméeest F
N.men expriméeest M
Moment de la force 2F
Le solide sera en équilibre si
==Le solide sera en équilibre si la somme algébrique des moments des forces appliquées au solide est nulle
0M
6030A B
O
applications
Une enseigne de masse 15 kg s’applique à un support horizontal par l’intermédiaire de trois tiges OA, OB, OM. Au point O s’appliquent les tensions des trois tiges
M
OMOBOA TTT
,,
1. Calculer le poids de l’enseigne en prenant g = 10N/kg
2. Construire le dynamique des trois tensions qui s’appliquent au point O en prenant 1cm pour 25 N.
3. En déduire les valeurs des trois tensions .
4. Retrouver les résultats par le calcul
Equilibre d’un levier coudé
M
60BF
B
AO
Un levier coudé à angle droit est mobile autour d’un axe O ;OA = 200 mm ; OB = 120 mm Au point A, est suspendue une masse M = 3.5 kg dont le poids s’exerce perpendiculairement à ( OA )On exerce en B une force faisant un angle de 60° avec ( OB ) afin de maintenir le levier en équilibre 1.Calculer la valeur du poids de la masse M en prenant g = 10 N/kg
2.Calculer la valeur de la force nécessaire à l’équilibre.BF
G
La brouette
P
AO
F
M
B
Pour transporter une masse de 60 kg, on utilise une brouette .
Le système brouette masse a un poids appliqué au point G
L’action exercée par les mains est équivalente à une force unique appliquée au point M
F
1. Calculer la valeur du poids en prenant g = 10 N/kg
P
P
2. Quel est le moment du poids par rapport à l’axe de rotation P
md 4.01 md 8.02
3. Calculer la distance de la droite d’action de la force à l’axe de rotation de la brouette. F
4. A partir des théorèmes des moments , calculer la valeur de la force pour maintenir la brouette en équilibre .
F
![Myriam ORQUERA Conception Des Systemes Mecaniques [1]](https://img.pdfslide.fr/doc/110x75/55cf9c9e550346d033aa7247/myriam-orquera-conception-des-systemes-mecaniques-1.jpg)
