Soit un livre posé sur une table.
Quelle est la représentation correcte des forces qui s'exercent sur ce solide ?
Le livre est immobile sur une table horizontale et plongé dans un champ de pesanteur \overrightarrow{g} uniforme. On a ainsi le bilan des forces suivant :
- Le poids \overrightarrow{P}=m\overrightarrow{g} appliqué au barycentre du livre de masse m et dirigé selon la verticale descendante
- La réaction du support \overrightarrow{R} dirigée vers le haut et de même intensité que le poids (car on est à l'équilibre et la somme des forces doit être nulle)
On obtient la représentation suivante :
Soit un parachutiste qui tombe verticalement et atteint une vitesse de chute constante.
Quelle est la représentation correcte des forces qui s'exercent sur ce système ?
Le vecteur vitesse du parachutiste est constant, la somme des forces est donc nulle. On le suppose plongé dans un champ de pesanteur \overrightarrow{g} uniforme. On a ainsi le bilan des forces suivant :
- Le poids \overrightarrow{P}=m\overrightarrow{g} appliqué au barycentre du parachutiste de masse m et dirigé selon la verticale descendante
- Le frottement fluide de l'air \overrightarrow{f} dirigée vers le haut, dans le sens opposé de la vitesse, et de même intensité que le poids
On obtient la représentation suivante :
Soit un livre posé sur un plan incliné, il est posé sans vitesse initiale sur le plan et se met spontanément en mouvement. Les frottements sont ici négligés. L'étude est menée dans le référentiel terrestre supposé galiléen.
Quelle est la représentation correcte des forces qui s'exercent sur ce solide ?
Le livre est en mouvement sur un plan incliné et plongé dans un champ de pesanteur \overrightarrow{g} uniforme. On a ainsi le bilan des forces suivant :
- Le poids \overrightarrow{P}=m\overrightarrow{g} appliqué au barycentre du livre de masse m et dirigé selon la verticale descendante
- La réaction du support \overrightarrow{R} perpendiculaire au plan et vers le haut
La somme vectorielle de \overrightarrow{P} et \overrightarrow{R} doit être tangente au plan incliné.
On obtient la représentation suivante :
Soit un pendule qui oscille dans un plan vertical. Une masse m est reliée à un point fixe O par un fil. Le frottement fluide avec l'air sera représenté. Le pendule est en train de redescendre.
Quelle est la représentation correcte des forces qui s'exercent sur ce solide ?
La masse est plongée dans un champ de pesanteur \overrightarrow{g} supposé uniforme et est retenue par le fil. L'étude est menée dans le référentiel terrestre supposé galiléen. On a ainsi le bilan des forces suivant :
- Le poids \overrightarrow{P}=m\overrightarrow{g} appliqué au barycentre de la masse et dirigé selon la verticale descendante
- La tension \overrightarrow{T} du fil tendu dirigée vers le point O
- La force de frottement fluide \overrightarrow{f} en sens opposé à la vitesse
On obtient la représentation suivante :
Soit un cerf-volant en position stable.
Quelle est la représentation correcte des forces qui s'exercent sur ce solide ?
Le cerf-volant est immobile et est plongé dans un champ de pesanteur \overrightarrow{g} uniforme. Le vent est constant. L'étude est menée dans le référentiel terrestre supposé galiléen. On a ainsi le bilan des forces suivant :
- Le poids \overrightarrow{P}=m\overrightarrow{g} appliqué au barycentre du cerf-volant de masse m et dirigé selon la verticale descendante
- La tension du fil \overrightarrow{T} dirigée vers la personne et tangente au fil
- Le frottement fluide \overrightarrow{f} dû au vent
La somme des forces est nulle car le système est immobile.
On obtient la représentation suivante :
Soit une masse suspendue à un point fixe par un ressort. La masse est à l'équilibre.
Quelle est la représentation correcte des forces qui s'exercent sur ce solide ?
La masse est immobile et plongée dans un champ de pesanteur \overrightarrow{g} uniforme. Le référentiel d'étude est supposé galiléen. On a ainsi le bilan des forces suivant :
- Le poids \overrightarrow{P}=m\overrightarrow{g} appliqué au barycentre de la masse m et dirigé selon la verticale descendante
- La tension du ressort \overrightarrow{T} dirigée vers le haut et de même intensité que le poids (car on est à l'équilibre et la somme des forces doit être nulle)
On obtient la représentation suivante :
Soit un objet qui coule dans la mer.
Quelle est la représentation correcte des forces qui s'exercent sur ce solide ?
L'objet est plus dense que l'eau. La vitesse de l'objet est dirigée vers le bas et l'objet est soumis un champ de pesanteur \overrightarrow{g} uniforme. Le référentiel est galiléen. On a ainsi le bilan des forces suivant :
- Le poids \overrightarrow{P}=m\overrightarrow{g} appliqué au barycentre de l'objet de masse m et dirigé selon la verticale descendante
- La poussée d'Archimède \overrightarrow{P_A} dirigée vers le haut et moins intense que le poids : \overrightarrow{P_A}=-m_f \overrightarrow{g}, avec mf la masse des fluides déplacés
- Le frottement fluide \overrightarrow{f} dirigé vers le haut (car la vitesse est vers le bas)
La somme des forces est dirigée vers le bas.
On obtient la représentation suivante :
