Cours de Physique et de Chimie
UV 8

point 72 : deux forces en équilibre... le bien et le mal ?

Être capable d’utiliser la condition d’équilibre d’un objet soumis à deux forces colinéaires
mardi 15 mai 2007 par Corentin GARRAULT

Préambule par un exemple


Prenons l’exemple du fil à plomb.

Un fil à plomb est constitué d’un fil auquel on attache une petite masse en plomb (par exemple) à l’une de ses extrémités. On tient alors le fil par l’autre extrémité (celle ne contenant pas le plomb). Le plomb tombe, attiré par la gravité mais ne tombe pas au sol car il est retenu par le fil (si celui-ci n’est pas trop long). Une fois au repos (en tenant le fil de manière immobile), le fil tendu par le poids du plomb (force qui l’attire vers le centre de la Terre) indique la verticale.

Dans cet exemple, nous nous intéresserons au fait que le plomb ne tombe pas, il reste immobile dans l’air. Cette observation est possible car le plomb est retenu par le fil.


Conditions d’équilibre

Comment expliquer ce qui se passe avec les forces ?

Il convient d’expliquer le phénomène en étudiant l’objet « plomb ». Celui-ci est soumis à 2 forces :
La force de gravité qu’exerce la Terre sur l’objet « plomb », il s’agit du poids noté P
La force qui retient le plomb qu’exerce le fil sur le plomb, il s’agit d’une traction notée T

Ces deux forces ont des caractéristiques communes et d’autres différentes. On reprend les 4 caractéristiques d’une force, pour comparer P et T.

P (poids) T (traction)
Point d’application : centre de gravité Point d’application : centre de gravité (pour simplifier)
Direction : verticale Direction : verticale
Sens : vers le bas Sens : vers le haut
Intensité déterminée par la masse (P = m x g) Même intensité que le poids

On retiendra de la comparaison de ces deux forces qu’elles ont 3 caractéristiques en commun, mais qu’elles sont de sens opposé.

En utilisant le langage mathématiques : le vecteur P est colinéaire au vecteur T de même norme, mais de sens opposé.


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