Calcul de la Résultante des Forces
Comprendre le Calcul de la Résultante des Forces
Sarah et Tom participent à une compétition de science où ils doivent concevoir un petit véhicule qui peut se déplacer le plus loin possible sur une piste plane. Ils utilisent un ressort pour propulser le véhicule. Au moment du lancement, le véhicule est soumis à plusieurs forces : la force exercée par le ressort, la force de friction entre le véhicule et la piste, et le poids du véhicule. L’objectif de cet exercice est de calculer la résultante de ces forces pour déterminer si le véhicule peut avancer.
Données:
- Force exercée par le ressort (F_spring): 20 N dirigée vers l’avant.
- Force de friction (F_friction): 3 N dirigée vers l’arrière.
- Poids du véhicule (P): 10 N (note: la piste est horizontale, donc la force normale est égale au poids mais dirigée vers le haut).
Questions:
1. Dessinez un diagramme des forces agissant sur le véhicule.
2. Calculez la résultante des forces horizontales (F_res_horizontal).
3. Déterminez si cette force résultante permettra au véhicule de se déplacer vers l’avant.
Correction : Calcul de la Résultante des Forces
1. Diagramme des forces agissant sur le véhicule
Pour représenter toutes les forces en jeu, il convient de dessiner un schéma en indiquant :
- \(F_{\text{spring}}\) (Force du ressort) : agissant vers l’avant (à droite).
- \(F_{\text{friction}}\) (Force de friction) : agissant vers l’arrière (à gauche).
- \(P\, \text{(Poids)}\) : agissant verticalement vers le bas, même si sur une piste horizontale il ne contribue pas à la propulsion horizontale.
Remarque : Le poids est compensé par la force normale (réaction de la piste), ce qui empêche le véhicule de s’enfoncer dans le sol, mais il n’intervient pas dans le calcul des forces horizontales.
2. Calcul de la résultante des forces horizontales (\(F_{\text{res_horizontal}}\))
Les forces horizontales sont la force propulsive du ressort (vers l’avant) et la force de friction (vers l’arrière). Pour calculer la résultante, on soustrait la force opposée à la force propulsive.
Formule :
\[ F_{\text{res_horizontal}} = F_{\text{spring}} – F_{\text{friction}} \]
Données :
- \( F_{\text{spring}} = 20 \, \text{N} \)
- \( F_{\text{friction}} = 3 \, \text{N} \)
Calcul :
\[ F_{\text{res_horizontal}} = 20 \, \text{N} – 3 \, \text{N} \] \[ F_{\text{res_horizontal}} = 17 \, \text{N} \]
3. Conclusion sur le déplacement du véhicule
La résultante horizontale obtenue est de 17 N dirigée vers l’avant. Cela signifie que la force nette qui agit sur le véhicule favorise son déplacement dans la direction de la force du ressort.
Conclusion :
Oui, la force résultante de 17 N permettra au véhicule de se déplacer vers l’avant, puisqu’elle est positive et dirigée dans le sens du mouvement souhaité.
Calcul de la Résultante des Forces
D’autres exercices de physique seconde:
0 commentaires