Tp Rapport - Combinaison de Forces

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  • Published : April 16, 2011
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Combinaisons de forces

But :
Le but de la première expérience est, tout d’abord, de mesurer les différentes forces qui agissent sur un objet au repos et de déterminer comment elles se combinent. Puis, de vérifier si la somme vectorielle de trois forces sur un anneau est nulle (grâce en partie à un dessin représentant ces forces) lorsque celui-ci est au repos. En d’autres mots, le but est de savoir si la somme de ces trois forces est égale à zéro ; donc nulle. Dans la deuxième expérience, le but est de mesurer les différentes forces agissant sur un objet au repos grâce à un instrument (le dynamomètre) en fonction de l’angle auquel est incliné le plan sur lequel l’objet est posé. Puis, on calculera la force combinée et on fera un graphique sur lequel on représentera les différentes forces agissant sur l’objet (en incluant la force combinée) en fonction de l’inclinaison du plan.

Théorie :
La définition d’une force est, en physique, l’interaction entre deux objets ou systèmes, une action mécanique capable d’imposer une accélération (c’est-à-dire un changement de vitesse). Une force est donc «quelque chose» qui peut changer «l’état de mouvement» d’un corps ; augmenter ou diminuer sa vitesse ou encore le faire changer de direction. On peut additionner ou soustraire deux ou plusieurs forces mais on ne peut ni les diviser, ni les élever à une puissance, ni en prendre la racine, ni les multiplier (toutefois, on peut multiplier une force par un scalaire, donnant un nouveau vecteur qui a la même direction que le vecteur de départ). Les forces s’exercent toujours entre deux objets ou deux systèmes et s’expriment en Newton. C’est ainsi que le poids est une force, en Newton, exercée entre l’homme et la Terre. Une force a nécessairement un sens, une direction, une intensité et un point d’application. Puis, les forces existent toujours par paires et non isolément ; comme il est écrit dans la troisième loi de Newton ou «le principe des actions réciproques». Lorsqu’on dit qu’un objet est au repos, cela signifie d’une part, que sa vitesse est nulle (sans se préoccuper de la rotation de l’objet autour de son « centre de masse ») et, d’autre part, que la somme des forces (la résultante des forces) agissant sur cet objet se compensent et est donc nulle. Si l’objet avait une vitesse mais que la résultante des forces était nulle, il se déplacerait constamment en ligne droite et à vitesse constante, donc en MRU. Dans ces deux expériences, nous allons voir 4 forces agissant sur l’objet ; la force parallèle, la force perpendiculaire, la force du poids et la force combinée. La première et la deuxième force sont vues exclusivement dans la deuxième expérience, tandis que les deux autres sont présentes dans les deux expériences ; aussi bien la première que la deuxième. La force parallèle est la force qu’exerce le dynamomètre sur l’objet ; il retient l’objet et évite ainsi qu’il tombe (le dynamomètre indique la force qu’il produit). Cette force est appelée «force parallèle » car c’est une force qui est parallèle au plan incliné. La force perpendiculaire (aussi appelé « force de soutient » ou « force normale ») est la force qu’exerce les atomes du plan incliné sur l’objet ; les atomes du plan incliné opposent une résistance perpendiculaire à la table (qui est horizontale). Elle fait en sort que l’objet ne s’enfonce ou ne traverse pas le plan. La force du poids est, comme le dit le nom, le poids de l’objet lui-même et elle est perpendiculaire au plan incliné. L’intensité du poids est proportionnel à la masse de l’objet ; plus l’objet est lourd, plus le poids est grand (Le facteur de proportionnalité est l’accélération de la gravité). La force combinée est la force qui compense la force perpendiculaire et la force parallèle. En d’autres termes, c’est une force qui est égale à la force perpendiculaire ajoutée à la force parallèle. Tout d’abord, la table doit être horizontale afin de pouvoir mesurer les bonnes forces pour les bons angles. Puis, il...
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