Forces sur un solide

[invited6a4ea48]

Hey !

Voilà je bloque sur un exo de physique d'apparence facile, mais qui me semble incomplet.

Voici l'énoncé :


Une bille, supposée quasipoctuelle de masse m est suspendue à un fil idéal accroché en un point O. Un expérimentateur exerce sur elle une force vecteurF de norme constante. L'angle entre le fil et la verticale vaut 45°. On donne : m = 50g ; g = 10 N/kg ; F = 1N
Déterminer la norme de la tension du fil par la méthode de la construction vectorielle (on choisira une échelle N/cm raisonnable).



Mais comment peut-on faire sachant que l'on ne connait pas la direction de la force F. On ne peut donc ni tracer F, ni tracer T !

Si quelqu'un pouvait m'aider...
Merci
++
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[invited6fefe2f]

Bonsoir
Puisqu'il faut faire une détermination purement graphique, il faut prévoir un compas et une règle graduée... et bien réaliser qu'il n'y a que trois forces (poids, tension du fil, force F) dont la somme vectorielle doit être nulle puisqu'il y a équilibre.
Quelle figure géométrique les trois vecteurs représentant les forces vont-ils former ? Bon sang mais c'est bien sûr ! Vite, un schéma !

A suivre...

[invited6a4ea48]

Oui, merci.

À l'équilibre, P + F = - T

Mais ne connaissant ni la norme de T, ni la direction de F, on ne peut pas faire cette représentation graphique ?

Merci
++

[invitea3eb043e]

On connaît la direction de T, qui est celle du fil. On peut construire le triangle des forces mais il manque la direction de la force F. Sans cela, on ne peut le faire.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invited6a4ea48]

Merci, c'est bien ce que je pensais.

++

[invited6fefe2f]

re-bonsoir

Pas d'accord, tu PEUX le faire !

On peut ruser puisqu'on sait que :
F=1 N et est appliquée à la masse quasi ponctuelle
P=mg=0,5 N et (idem)
T est à 45° et (idem)

il faut construire un triangle avec :
un côté vertical longueur 5 unités à partir du centre de la masse
un côté à 45° longueur inconnue à partir du centre de la masse
le troisième côté de longueur 10 unités et d'orientation à déterminer : c'est là que le compas est utile...

Tu y es presque !

[invited6fefe2f]

Re-re-bonsoir

Avant de dire qu'un exercice était incomplet, mes élèves cherchaient quelle idée tordue j'avais pu avoir en le préparant... je dois reconnaitre que ça ne les faisait pas toujours rire !

Bon, tu y arrives, ou bien tu as besoin d'un dernier "coup de pouce" ? Dis le moi !

je précise que la force F n'est pas horizontale (l'énoncé parle de la norme de F mais pas de son orientation)

[invited6a4ea48]

Euh... je dois avouer que j'ai encore du mal...

Je ne comprends même pas pourquoi ça fait un triangle ...

- F étant la résultante de P + T, on ne peut pas avoir un triangle de côté P, T et F ?

Merci

[invited6fefe2f]

Re-re-re...

Pourquoi ça fait un triangle ? parce que sinon la somme des trois vecteurs ne pourrait pas être nulle !

D'après un certain Mr Chasles : vecteur AB + vecteur BC + vecteur CA = vecteur AA = vecteur nul

Donc, en appelant A le centre de la petite masse, je trace :
- le vecteur AB vertical vers le bas, sa longueur représente la valeur du poids c'est-à dire 0,5 N (par exemple 50 mm)
- un droite à 45° qui prolonge la direction du fil OA vers le bas
- avec le compas, un cercle de centre B et de rayon double de la longueur AB, pour représenter 1 N. Ce cercle coupe le prolongement de OA en C (attention, C n'appartient pas au segment OA). On a vecteur AC = moins vecteur Tension du fil et il est facile de tracer le vecteur qui représente T (origine en A, direction vers O, longueur égale à AC)
- il ne reste plus qu'à tracer le vecteur qui représente F, il est parallèle au vecteur BC, avec son origine en A et la même longueur que BC.

Cette fois, ça va-t-y comme tu veux ?

[invitea3eb043e]

Re-re-bonsoir

Avant de dire qu'un exercice était incomplet, mes élèves cherchaient quelle idée tordue j'avais pu avoir en le préparant... je dois reconnaitre que ça ne les faisait pas toujours rire !

Bon, tu y arrives, ou bien tu as besoin d'un dernier "coup de pouce" ? Dis le moi !

je précise que la force F n'est pas horizontale (l'énoncé parle de la norme de F mais pas de son orientation)

Vicelard mais juste !

[invitee0b658bd]

bonsoir
le principe fondamental de la statique te dit que la somme de ces trois forces est nulle
si on pose vectP = AB
vect T = BC
et on sait que vectP + vectT +vectF =Vect 0
Donc AB +BC +??? = 0
le candidat le plus evident pour repondre à cette equation est le vecteur CA = vecteur F
AB + BC + CA =AA = 0

ne pas oublier quand tu fait des sommes de vecteurs que tu utilises un representant du vecteur et que ce representant tu peux le faire partir de n'importe quel point
mais on se retrouve bien avec un triangle
aprés tu résouds comme tu veux
graphique, trigo, resolution de système d'equations le choix des methodes est large
fred

[invited6fefe2f]

Vicelard mais juste !

Eh ben oui, et j'ai même pas honte !

[invited6a4ea48]

D'accord, merci c'est plus clair.

Mais qu'est-ce que c'est tordu ! Je n'aurais franchement pas pensé à faire ça...

Merci beaucoup en tout cas !

++

[invitee0b658bd]

Bonjour,
dans les problemes réels, les forces ne sont pas forcément horysontales ou verticales, ellses sont souvent "tordues". Dés que tu as 3 forces, le triangle doit être un reflexe.
tu as appris normalement suffisement de caractéristiques et de relations sur les triangles en math pour pouvoir les mettre à profit sur de tels problèmes
fred