Dans la leçon de physique précédente, nous avons étudié la dynamique des particules et la dynamique de rotation . En dynamique des particules, nous avons étudié les particules en mouvement de translation ( mouvement rectiligne , mouvement circulaire , mouvement parabolique ). En dynamique de rotation, nous avons étudié les corps rigides en rotation. Dans ce chapitre, nous avons étudié les objets en équilibre. Il existe deux types d'équilibre : l'équilibre statique et l'équilibre dynamique. Selon la première loi de Newton, un objet est en équilibre statique s'il est au repos et en équilibre dynamique s'il se déplace à vitesse constante. Ce document se concentre sur l'étude de l'équilibre statique (objets immobiles).
Le concept d' équilibre du corps rigide est une notion fondamentale qui trouve de nombreuses applications dans la vie quotidienne, notamment en ingénierie. Comprendre et calculer les forces agissant sur un objet en équilibre statique est essentiel, en particulier pour les experts techniques (architectes et ingénieurs). Lors de la conception d'un ouvrage, qu'il s'agisse d'un bâtiment, d'un pont, d'un véhicule, etc., les architectes et les ingénieurs calculent avec précision si la structure est capable de résister aux forces qui s'exercent sur elle afin d'éviter tout effondrement.
Exemple de problème
1. Considérons l'image suivante ! Une tige de 1,5 kg est articulée perpendiculairement au mur à une extrémité, et une lanterne est suspendue à une certaine distance de l'articulation. La tension dans la corde nécessaire pour maintenir la tige en équilibre est de…
Discussion
C'est connu:
Masse de la charge (m 1 ) = 2 kg
Masse de la tige (m² ) = 1,5 kg
Accélération due à la gravité (g) = 10 m/ s²
Poids de la charge (w)1) = (2)(10) = 20 Newtons
Poids de la barre (w₂ ) = (1,5)(10) = 15 N
Question : Quelle est l'intensité de la tension dans la corde pour que la tige soit en équilibre ?
Jawab:
La longueur de la corde est calculée à l'aide de la formule de Pythagore :
Calculer la force de tension de la corde (T ) :
Sélectionnez l'axe de rotation au niveau de la charnière. Considérez le moment de la force agissant sur la tige.
Moment de force 1 :
τ 1 = w 2 r 2 = (15 N)(0,4 m) = -6 Nm
Le moment de la force 1 provoque la rotation de la tige dans le sens horaire, de sorte que le moment de la force 1 a un signe négatif.
Moment de force 2 :
τ 2 = w 1 r 1 = (20 N)(0,6 m) = -12 Nm
Le moment de la force 2 provoque la rotation de la tige dans le sens horaire, de sorte que le moment de la force 1 a un signe négatif.
Moment de force 3 :
τ 3 = T r 3 sin θ = (T)(0,8)(0,6/1) = 0,48T
Le moment de la force 3 provoque la rotation de la tige dans le sens antihoraire, de sorte que le moment de la force 3 a un signe positif.
Pour que le système soit stationnaire, le moment résultant des forces ( Στ) = 0
Στ = 0
τ 1 + τ 2 + τ 3 = 0
– 6 – 12 + 0,48T = 0
– 18 + 0,48T = 0
0,48T = 18
T = 18/ 0,48
T = 30 000 Newtons
Source de la question :
Questions de physique pour l'examen national de fin d'études secondaires/professionnelles
