Équilibre d’un corps sous l’action de 2 forces (Tension d’un ressort – Poussée d’Archimède) – Exercices
Résumé et Points Clés
Résumé : Équilibre d’un corps sous l’action de 2 forces (Tension d’un ressort – Poussée d’Archimède)
Ce document présente une série d’exercices corrigés sur l’équilibre d’un corps soumis à deux forces, en se concentrant sur la loi de Hooke pour les ressorts et le principe d’Archimède.
Concepts et Définitions Clés :
- Équilibre d’un corps : Un corps est en équilibre lorsque la somme vectorielle des forces qui s’exercent sur lui est nulle : ΣF⃗ = 0⃗.
- Loi de Hooke (Tension d’un ressort) : La force de rappel F d’un ressort est proportionnelle à son allongement x : F = k * x, où k est la raideur du ressort (en N/m).
- Poussée d’Archimède : Tout corps immergé dans un fluide subit une force verticale, dirigée vers le haut, égale au poids du volume de fluide déplacé : FA = ρfluide * Vimmergé * g.
Méthodologie et Astuces pour les Exercices :
- Étalonnage d’un ressort : Pour déterminer la raideur k, on trace la courbe Tension (T) en fonction de l’allongement (x). La courbe est une droite passant par l’origine, dont le coefficient directeur est égal à k (k = ΔT/Δx).
- Bilan des forces : Il est crucial de commencer par identifier et schématiser toutes les forces appliquées au système (poids, tension/réaction du ressort, poussée d’Archimède).
- Application de la condition d’équilibre : À l’équilibre, les forces se compensent. Par exemple, pour une masse suspendue à un ressort : P = T, ce qui donne m*g = k*x. Pour un corps flottant : P = FA, ce qui donne m*g = ρfluide * Vimmergé * g.
- Manipulation des formules : Savoir isoler la grandeur recherchée (k, V, x, etc.) à partir des relations d’équilibre est essentiel pour les calculs.
Les exercices illustrent l’application systématique de ces principes pour résoudre des problèmes concrets : calcul de raideur, détermination de volumes immergés, et interprétation graphique.