Pour résoudre des exercices sur les applications de Les lois de Newton, comme dans les systèmes par blocs, il est intéressant de suivre quelques étapes :
1. Notez toutes les données pertinentes de la déclaration ;
2. Vérifiez si les unités sont dans le système international d'unités (mètre, kilogramme et seconde);
3. Dessinez soigneusement toutes les forces agissant sur les corps;
4. Essayez de sentir dans quelle direction le système corporel se déplace et adoptez votre direction pour le signe positif des forces. Toutes les forces qui vont dans cette direction seront également positives. Les contre-forces seront négatives ;
5. Égaliser la résultante des forces de chaque corps pour chaque direction de l'espace au produit mal ou à 0, dans le cas où le corps se déplace à vitesse constante ou est au repos ;
6. Rappelez-vous que les corps qui se déplacent ensemble, reliés par des câbles, les uns sur les autres, ou même appuyés les uns contre les autres se soutiennent mutuellement et ont donc la même accélération ;
7. Pour résoudre le système d'équations, il faut soustraire l'un de l'autre, car les couples action et réaction ont la même valeur et s'annulent.
Si vous suivez attentivement toutes les étapes ci-dessus, vous ne ferez pratiquement aucune erreur lors de la résolution des exercices sur les lois de Newton.
Voir aussi: Cinq choses que vous devez savoir sur les lois de Newton
Exercices résolus sur les lois de Newton
REMARQUE: Pour tous les exemples ci-dessous, nous adopterons la gravité à 10 m/s².
question 1
Deux blocs, LES et B, de masses égales à 8 kg et 2 kg, respectivement, sont représentés sur la figure ci-dessous. Les blocs sont réunis par un fil inextensible et tirés par une force F de module égal à 20 N. Déterminer:
a) Accélération du système
b) Tirez sur le fil
Résolution:
1- Annoter les données
Les données les plus pertinentes pour l'exercice sont :
mle = 2 kilogrammes ;
mB = 8kg ;
|F| = 20N.
2 - Vérification des unités
Toutes les unités sont compatibles les unes avec les autres et font partie du système international d'unités ;
3-faire le diagramme de force
Déséchauffant toutes les forces agissant sur chaque bloc. Nous devons nous souvenir de la force de poids, de la force normale, de la tension sur le fil que le bloc A exerce sur le bloc B et de la force F qui est appliquée sur le bloc B. Il nous reste le schéma suivant :
Sous-titre:
Ple = Poids du bloc A
PB = Poids du bloc B
Nle = Normale du bloc A
NB = Bloc B Normal
F = Forcer sur le système
Tb, le = Traction que le bloc B fait sur le bloc A
T un B = Traction que le bloc A fait sur le bloc B
4 -Orienter le système de coordonnées
Le système de blocs se déplace vers la droite et donc toutes les forces pointant dans cette direction auront un signe positif. Les forces pointant vers la gauche auront un signe négatif.
5 -Trouver les forces résultantes
Selon le signe adopté à l'étape 4, les efforts résultants, dans les directions x et y (horizontale et verticale), pour chaque bloc seront déterminés par :
6 -les corps bougent ensemble
Notez que la force normale et le poids de chaque bloc s'annulent, car les blocs ne se déplacent pas dans la direction y (verticale), donc, N = P. De plus, lorsque les blocs se déplacent ensemble, ils ont la même valeur d'accélération.
7 – Résoudre le système d'équations
Pour résoudre le système d'équations, attribuons au système d'équations trouvé à l'étape 5 les valeurs que nous avons notées à l'étape 1. Rappelez-vous que le poids des corps est donné par mg (masse multipliée par gravité) :
La traction que le corps B fait sur le corps A et la traction que le corps A fait sur le corps B sont une paire de action et réaction, donc, si l'on additionne les équations, ces termes (Tun B et Tb, le) doit être annulé. En faisant cela, nous nous retrouvons avec seulement :
Pour déterminer la tension du fil, peu importe si nous calculons le module Tun B ou de Tb, le, puisque les deux forces sont une paire d'action et de réaction, elles ont donc le même module :
La traction exercée par le fil est 16 N.
Voir aussi: Sept erreurs les plus courantes commises dans l'étude de la physique
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question 2
Deux blocs, LES et B, de masses égales à 7 kg et 3 kg sont reliés par un fil inextensible comme le montre la figure ci-dessous. Calculez l'accélération et la tension du système sur les deux fils.
Résolution:
1 – Annoter les données
Les données pertinentes pour l'exercice sont :
mle = 7kg
mB = 3kg
g = 10 m/s²
2 – Vérification des unités
Toutes les unités sont compatibles entre elles et font partie du système international d'unités.
3 – Faire le diagramme de force
Dessinons toutes les forces présentes dans les blocs. Regardez la figure ci-dessous :
Notez que puisque le corps B n'est pas supporté sur la table, il n'y a pas de force normale sur celui-ci.
4 – Orienter le système de coordonnées
Les blocs se déplacent dans des directions perpendiculaire. Le bloc A se déplace dans la direction x vers la droite, donc toutes les forces sur ce bloc qui pointent vers la droite seront positives. Le bloc B se déplace dans le sens vertical vers le bas, donc toutes les forces exercées sur ce bloc qui pointent vers le bas seront positives.
5 – Trouver les forces résultantes
Le système d'équations fourni par les forces résultant des blocs est présenté ci-dessous :
6 –les corps bougent ensemble
Comme les corps sont reliés par un fil, l'accélération est la même pour les deux, nous n'utilisons donc que le pour les deux corps.
7 –Résoudre le système d'équations
Rappelez-vous les paires action et réaction: Tun B et Tb, le sont annulés lorsque nous ajoutons les équations, nous nous retrouvons donc avec :
Enfin, pour trouver la tension dans le fil, nous pouvons utiliser l'une des équations qui impliquent les tensions :
Avec ça, on retrouve la tension dans le fil, qui équivaut à 21 N.
Voir plus à: Exercices de force de traction
question 3
3. Deux blocs, A et B, représentés sur la figure ci-dessous et avec des masses égales à 2 kg et 3 kg, respectivement, se touchant, sont déplacés par l'action d'une force de 15 N sur le bloc A. Déterminez l'accélération des blocs et la force de la force que le corps A exerce sur le corps B.
Résolution:
1 -annoter les données
Les données pertinentes pour l'exercice sont :
mle = 2kg
mB = 3kg
|F| = 15N
2 - Vérification des unités
Toutes les unités présentées font partie du système international d'unités et sont compatibles les unes avec les autres.
3 – Faire le diagramme de force
Représentons toutes les forces agissant sur le système de blocs :
Sous-titre:
Ple = Poids du bloc A
PB = Poids du bloc B
Nle = Normale du bloc A
NB = Bloc B Normal
F = Force sur le système de blocs
Fb, le = Force que le bloc B fait dans le bloc A
F un B = Force que le bloc A fait dans le bloc B
4 -Orienter le système de coordonnées
Les deux blocs se déplacent uniquement dans le sens horizontal et le sens de déplacement est vers la droite. Par conséquent, toutes les forces qui pointent dans cette direction seront considérées comme positives.
5 –Trouver les forces résultantes
Les efforts résultants sur les blocs A et B peuvent s'écrire selon l'orientation du point 5 :
6 – les corps bougent ensemble
Les corps bougent ensemble parce qu'ils sont pressés les uns contre les autres. Ainsi, l'accélération le il en est de même pour les deux blocs.
7 – Résoudre le système d'équations
Pour résoudre le système d'équations, il faut se rappeler que Fun B et Fb, le ils forment une paire d'action et de réaction et s'annulent lorsque l'on additionne les forces résultantes de A et B, donc :
Avec la résolution du système ci-dessus, nous trouvons que l'accélération devrait être de 3 m/s². En utilisant l'une des forces résultantes trouvées à l'étape 5, nous pouvons déterminer la force que A exerce sur B ou que B exerce sur A. Ces forces doivent avoir une valeur égale à 9 N.
Par Rafael Hellerbrock
Diplômé en Physique
