Collection · 4 jeux

Équilibre des forces : quand tout s'annule

Un objet en équilibre reste au repos parce que les forces qui s'exercent sur lui, et leurs effets de rotation, s'annulent. Ces jeux, issus de deux thèmes, l'utilisent tous : joue-les pour équilibrer des vecteurs, dimensionner des câbles, placer des poids sur un levier et partager une charge entre des appuis.

Les deux conditions d'équilibre

Un objet au repos ne reste au repos que si la somme vectorielle des forces qui s'exercent sur lui est nulle, ΣF = 0 : par composantes, ΣFₓ = 0 et ΣF_y = 0, et mises bout à bout, les forces ferment un polygone. Il ne doit pas non plus se mettre à tourner, donc les moments par rapport à tout point s'annulent, ΣM = 0, chaque moment étant une force multipliée par sa distance perpendiculaire, M = F·d. Des forces qui agissent toutes en un point n'ont besoin que de la première condition ; une planche, un levier ou un pont ont besoin des deux.

Équilibre des forces
ΣF = 0
Équilibre des moments
ΣM = 0

Jeux de cette collection

4 jeux

JOUER MAINTENANT · 19

Table des forces : équilibrez l’anneau

Équilibrez un anneau tiré par des fils dans différentes directions. Découvrez pourquoi 3 N et 4 N demandent exactement 5 N pour s’annuler, et pourquoi seule la somme vectorielle compte.

Somme vectorielleÉquilibre
Jouer à Table des forces
Équilibre
ΣF = 0
Normes
|F₁ + F₂| ≤ |F₁| + |F₂|

JOUER MAINTENANT · 32

Enseigne suspendue : équilibrez les câbles

Suspendez une enseigne de 20 kg à un ou deux câbles. Utilisez ΣF = 0 pour trouver chaque tension, découvrez pourquoi des câbles presque plats tirent bien plus fort, et trouvez l’angle le plus plat possible.

Équilibre des forcesTension
Jouer à Enseigne suspendue
Verticalement
Σ T·sin θ = W
Horizontalement
T₁·cos θ₁ = T₂·cos θ₂

JOUER · 33

Bascule : équilibre les moments

Équilibre une bascule avec des enfants de masses différentes. Utilise le moment, poids × distance, pour les placer, compte le poids de la planche elle-même et trouve la force qui soulève une brouette.

Moment d'une forceÉquilibre de rotation
Jouer à Bascule
Équilibre
ΣM = 0
Moment
M = m·g·d

JOUER · 34

Pont de planche : partage la charge

Charge une planche posée sur deux appuis. Utilise ΣF = 0 et ΣM = 0 pour trouver la réaction de chaque appui, compte le poids de la planche et trouve où un appui cède ou la planche bascule.

Équilibre statiqueRéactions d'appui
Jouer à Pont de planche
Forces
R_A + R_B = W + w
Moments par rapport à A
R_B·L = W·x + w·x_c

Comment chaque jeu l’utilise

  1. Table des forces Trois fils tirent un anneau dans des directions différentes. Trouve la force qui annule la somme vectorielle pour que l'anneau reste centré.
  2. Enseigne suspendue Une enseigne pend à un ou deux câbles. Décompose chaque tension avec ΣF = 0 pour trouver la résistance de chaque câble.
  3. Bascule Des enfants s'assoient à différentes distances du pivot. Équilibre les moments avec ΣM = 0, en comptant le poids de la planche.
  4. Pont de planche Une planche repose sur deux appuis. Utilise ensemble ΣF = 0 et ΣM = 0 pour trouver chaque réaction, et où un appui cède ou la planche bascule.

Parcourir par thème

Tous les thèmes

27 jeux

Ondes

Ce qu'est une onde, amplitude, longueur d'onde, fréquence, période et son.