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?

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. 4 éléments

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?

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?

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.

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

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

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 ?

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 ?

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

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

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

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

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

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.

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

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

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

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

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

R : la balançoire est en équilibre 4 éléments

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.