Une lampe suspendue reste immobile : deux forces se neutralisent.
www.ndolomath.comFiche de révision de Physique : « Équilibre d’un solide soumis à deux forces », proposée par ndolomath.comndolomath
Équilibre d’un solide soumis à deux forces
💡 Idée principale : un solide soumis à deux forces est en équilibre si ces forces ont la même droite d’action, la même valeur et des sens opposés.
Étapes résumées
Un système mécanique est l’objet étudié, isolé de son environnement.
On fait le bilan des forces extérieures qu’il subit.
Équilibre sous deux forces : .
Principe des actions réciproques : .
Le système et ses forces
Méthode d’étude
1
Choisir le système
L’objet dont on étudie l’équilibre.
2
Faire le bilan
Lister les forces extérieures : poids, tension, réaction.
3
Représenter
Dessiner chaque force par un vecteur.
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Caractéristiques d’une force
Force
représentée par un vecteur
Point d’application
Où la force agit.
Droite d’action
Sa direction.
Sens
Vers où elle agit.
Valeur
En newtons (N).
1. Comprendre : immobile ne veut pas dire « sans forces »
Une lampe suspendue ne tombe pas, et pourtant la Terre l’attire. C’est que le fil la tire vers le haut avec la même intensité. Un solide en équilibre est donc soumis à des forces qui se compensent exactement. Le travail du physicien est de les inventorier toutes, sans en oublier ni en inventer.
Condition d’équilibre
Formule
Les deux forces sont directement opposées.
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Exemple guidé
Énoncé
Une lampe de masse 0,5 kg est suspendue à un fil. Donne la tension du fil ().
Solution
Système : la lampe ; forces : le poids et la tension . Équilibre : , vers le haut.
Actions réciproques
2. Interaction entre deux corps
A agit sur B et B agit sur A.
Les deux forces s’exercent sur deux corps différents.
Elles ne s’annulent donc pas.
Le solide sur un plan
Exercice type
Énoncé
Un carton de 12 kg est posé sur le sol horizontal (g = 10 N/kg). Inventorie les forces et calcule la réaction du sol.
Solution
Système : le carton. Référentiel terrestre. Forces : le poids (vertical, vers le bas) et la réaction du sol. Équilibre : , donc , verticale vers le haut.
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Les deux conditions
Les deux forces ont la même droite d’action.
Elles ont la même intensité et des sens opposés.
À toi de jouer
1. Un livre de 2 N repose sur une table. Valeur de la réaction ?
2. Deux forces en équilibre ont-elles le même sens ?
3. Pourquoi action et réaction ne s’annulent-elles pas ?
Réponses : 2 N · non, sens opposés · elles agissent sur deux corps différents. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.
Erreurs fréquentes
Le poids et la réaction d’un support ne forment pas un couple action-réaction.
Ne compte que les forces extérieures au système.
Égalité des valeurs ne suffit pas : il faut aussi la même droite d’action.
Méthode
Système → bilan des forces → schéma → condition d’équilibre → calcul.
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