Section 2.3 : Forces de contact

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1 Section 2.3 : Forces de contact
Force normale Support/appui d’une surface sur objet Symbole : Unités : Origine : électrostatique Grandeur : dépend des autres forces et de la géométrie Orientation : toujours ⟂ à la surface d’appui En math, normal est synonyme de perpendiculaire

2 Section 2.3 : Forces de contact
Tension dans une corde Corde qui tire sur un objet La corde doit être tendue Une corde ne peut pas pousser sur un objet Symbole : Unités : Origine : électrostatique Grandeur : énoncé du problème ou dépend des autres forces et de la géométrie Orientation : toujours ∥ à la corde

3 Section 2.3 : Forces de contact
Tension dans une corde À moins d’indication contraire, on néglige la masse d’une corde (son poids aussi!)

4 Section 2.3 : Forces de contact
Force exercée par un ressort idéal Ressort idéal: Ressort qui s’étire et se comprime Obéit à la loi de Hooke Symbole : Unités : Origine : électrostatique Orientation : toujours ∥ au ressort, opposé à l’étirement

5 Section 2.3 : Forces de contact
Force exercée par un ressort idéal Loi de Hooke Longueur naturelle d’un ressort : Lnat (pas de force sur le ressort) Longueur d’un ressort étiré ou compressé : L Étirement : e e < 0 : e > 0 : Constante de rappel : k Reliée à la rigidité du ressort Unités :

6 Section 2.3 : Forces de contact
Force exercée par un ressort idéal Dynamomètre (mesurer un poids)

7 Section 2.3 : Forces de contact
Force de frottement Force qui s’oppose au glissement entre deux objets Symbole : Unités : Origine : électrostatique Grandeur : dépend des autres forces et de la géométrie (section 2.5) Orientation : toujours ∥ à la surface de glissement et opposé au mouvement ou au possible mouvement

8 Section 2.3 : Forces de contact
Force de frottement Ex. Un objet de 2 kg glisse vers le bas d’un plan incliné de 30° avec une accélération de 3 m/s2. Trouvez la force de frottement (grandeur et orientation). Trouvez la force normale (grandeur et orientation).

9 Section 2.3 : Forces de contact
Force de frottement Suite de l’exemple: Si on tire le bloc vers le haut, qu’arrive-t-il à la force de frottement? Si l’angle d’inclinaison du plan approche de 90°, qu’arrive-t-il à la force de frottement? à la normale?

10 Section 2.3 : Forces de contact
Les quatre interactions fondamentales Interaction fondamentale Manifestations principales Intensité relative approximative Portée Force gravitationnelle Force attractive entre les masses 1 infinie Force électromagnétique Force attractive ou répulsive entre les particules chargées 1039 Interaction nucléaire forte Cohésion des noyaux atomiques 1041 10-14 m Interaction nucléaire faible Transmutation proton/neutron au sein des noyaux atomiques non applicable

11 Section 2.3 : Forces de contact
Ex. Objet sur un plan incliné sans frottement. Trouvez l’accélération #2.3.4 et p.217

12 Section 2.3 : Forces de contact
Ex. m1 = 2kg a) Calculez m2 afin que a = 4 m/s2. m2 m1

13 Section 2.3 : Forces de contact
b) Calculez m2 afin que la tension dans la corde soit de 8 N (on ne connaît pas a ni m2).

14 Section 2.5 : Les coefficients de frottement
Rôle du frottement : Gêne le mouvement, abrasif, chaleur, usure, etc. Permet de se déplacer (contradiction?!?) Pas de vrai modèle fondamental Approche empirique Propriété du frottement la force de frottement est : proportionnelle à la charge Charge : force pressant deux surfaces ensembles indépendante de l’aire de contact entre les deux surfaces indépendante de la vitesse Faux si les objets vont à grande vitesse (avion, voiture)

15 Section 2.5 : Les coefficients de frottement
Observations: Il faut une force minimale pour mettre en mouvement un objet en contact avec un autre. Une fois en mouvement, le force requise pour maintenir le mouvement (à vitesse constante) est plus petite. Remarque: Force de frottement est orientée à l’opposée du mouvement désiré Diagramme des forces

16 Section 2.5 : Les coefficients de frottement
Cas statique Si l’objet ne bouge pas : Donc : Limite :

17 Section 2.5 : Les coefficients de frottement
Cas cinétique Dès qu’il y a mouvement :

18 Section 2.5 : Les coefficients de frottement
Force de frottement dépend de la charge : 𝑛 (normale) Force de frottement statique maximale : Force de frottement cinétique : Remarques : En général : 𝜇 𝑠 > 𝜇 𝑐 Lorsque : 𝑓 𝑠(𝑚𝑎𝑥) = 𝜇 𝑠 𝑛, les 2 surfaces sont juste sur le point de glisser En absence de mouvement : on trouve 𝑓 𝑠 avec la 2e loi de Newton et les autres forces

19 Section 2.5 : Les coefficients de frottement
Situation #1 (p )

20 Section 2.5 : Les coefficients de frottement
Traction d’une roue C’est 𝑓 𝑠 qui permet d’avancer

21 Section 2.5 : Les coefficients de frottement
Ex. Voiture avec 2 roues motrices dont le poids est réparti sur les quatre roues. Sachant que µs = 0,8, calculez l’accélération maximale de la voiture.

22 Section 2.5 : Les coefficients de frottement
Sachant que la voiture freine avec ses quatre roues, calculez la décélération maximale de la voiture.

23 Section 2.5 : Les coefficients de frottement
Ex. Soit m = 3 kg, F = 25 N, q = 37°, µc = 0,2 et µs = 0,5. a) Si l’objet est initialement immobile, va-t-il se mettre en mouvement?

24 Section 2.5 : Les coefficients de frottement
b) Si le bloc est déjà en mouvement, calculez son accélération.

25 Section 2.5 : Les coefficients de frottement
Ex. Objet sur un plan incliné. Calculez l’angle maximale avant que l’objet glisse vers le bas.