Balançoire

1. Balançoire Nota : on figurera les forces et moments qui s ’exercent sur la barre noire et non l’inverse (forces et moments que la barre développe sur les enfants et le pointeau). La masse de la planche est négligeable. Q : A quelles conditions la balançoire est-elle équilibrée?

2. 4 éléments R : Lorsque les enfants sont à la même distance, si leur poids est identique. Etudions cette situation en décomposant forces et moments. Q : Figurer les forces qui s’exercent sur la barre noire, en faisant abstraction des moments que nous étudierons ensuite.

3. Les forces 4 éléments R : La barre noire supporte les enfants et subit la réaction du pointeau. Q : Quelle est la force résultante s’exerçant sur la barre noire?

4. Les forces 4 éléments R : La résultante des forces est la somme des forces qui s’exercent sur la barre noire soit les poids des enfants et la réaction du sol par le pointeau. Q : à quelle condition la balançoire est-elle en équilibre?

5. Les forces 4 éléments R : La balançoire est-elle en équilibre lorsque les forces rouges et vertes sont égales, la résultante des forces est nulle.

6. Les moments 4 éléments Q : figurer les moments développés par chacune des forces de ce système

7. Les moments 4 éléments R : La force rouge en pointillé crée un moment au pointeau proportionnel au poids et à la distance. M=F.D Q : figurer sur le schéma le moment de la force au niveau du pointeau

8. Les moments 4 éléments R : le schéma précédent sont deux écritures d’une seule et même réalité Q : figurer le moment pointillé ailleurs qu’au niveau du pointeau. Quelle est l’intensité du moment créé par l’autre enfant en traits continus ?

9. Les moments 4 éléments R : le schéma précédent sont deux écritures d’une seule et même réalité Q : figurer le moment pointillé ailleurs qu’au niveau du pointeau. Quelle est l’intensité du moment créé par l’autre enfant en traits continus ?

10. Les moments 4 éléments R : l’intensité du moment créé par l’autre enfant en traits continus est inverse

11. Les moments 4 éléments Q : figurer les moments créés par les forces réactives vertes du pointeau

12. Les moments 4 éléments R : les moments créés par les forces réactives du pointeau sont nuls, D=0 Q : figurer l’ensemble des moments au niveau du pointeau développés sur la barre

13. Les moments 4 éléments R : l’ensemble des moments au niveau du pointeau développés sur la barre Q : figurer l’ensemble des forces et l’ensemble des moments au niveau du pointeau développés sur la barre

14. Les forces et moments résultants 4 éléments R : l’ensemble des forces et l’ensemble des moments au niveau du pointeau développés sur la barre. Q : figurer le moment résultant et la force résultante

15. Les forces et moments résultants R : la force résultante et le moment résultant au niveau du pointeau sont nuls lorsque la balance est en équilibre.

16. 4 éléments Q : Que se passe-t-il si un enfant est plus lourd que l’autre?

17. 4 éléments R : si un enfant est plus lourd que l’autre, la balance penche. Q : que doivent faire les enfants pour rester en équilibre?

18. 4 éléments R : si un enfant est plus lourd que l’autre pour maintenir l ’équilibre, Il doit se rapprocher du pointeau. Q : Que les enfants modifient-ils en se déplaçant?

19. 4 éléments R : l ’enfant modifie D, le moment est diminué jusqu’à égaliser l’autre, alors que les poids ne le sont pas. Q : Calculer le moment développé par chacun d’eux, en commençant par l’enfant de gauche

20. 4 éléments R : nous nous retrouvons dans la question de l’exercice précédent. Q : calcul pour l’enfant obèse de droite.

21. 4 éléments R : pour l’enfant obèse de droite le calcul ne diffère que par les valeurs de la force et du moment qu’il crée. Q : figurer le moment créé

22. 4 éléments R : le moment créé M=F.d Q : Figurer l’ensemble des forces et des moments développées sur la barre

23. 4 éléments R : l’ensemble des forces et des moments développées sur la barre. Q : quel est le moment résultant et la force résultante?

24. 4 éléments R : le moment résultant et la force résultante sont nuls. Q : conclusion?

25. 4 éléments R : la balançoire est en équilibre

26. Conclusions • La balançoire est un exemple connu et expérimenté de tous dont l ’étude permet de comprendre l’équilibre des forces. • La position du pointeau détermine le point autour duquel l’axe tourne. Ceci est une situation particulière où le centre de rotation est imposé. • Il faut continuer cette étude par un exemple plus général où le point de rotation est indéterminé : le porte manteau.