Mesurer et représenter des forces
Problème : Comment mesurer une force, et que peut-on dire des forces qui s'exercent sur un objet qui se déplace à vitesse constante ?
Durée : 55 min · Travail en binôme
🧰 Matériel (par binôme)
- 2 dynamomètres (calibres 5 N et 10 N)
- 1 ressort à spires non jointives + 1 potence + 1 règle graduée
- 1 jeu de masses marquées à crochet (50 g, 100 g, 200 g)
- 1 brique ou bloc de bois avec crochet
- 1 feuille de papier de verre (A4) et 1 plaque lisse
⚠️ Sécurité
- Ne pas dépasser le calibre du dynamomètre (ressort déformé).
- Potence stable, posée au centre de la paillasse ; ne pas laisser tomber les masses.
- Pieds hors de la zone sous la potence.
🧪 Protocole
- Partie A — Mesurer. Suspends successivement chaque masse marquée au dynamomètre ; note la valeur de la force indiquée.
- Partie B — Étalonner un ressort. Accroche le ressort à la potence ; mesure sa longueur à vide L₀. Suspends les masses, relève la force (lue au dynamomètre en partie A) et la longueur L. Calcule l'allongement L − L₀.
- Partie C — Tirer à vitesse constante. Tire la brique sur la plaque lisse avec le dynamomètre tenu horizontalement, à vitesse constante. Note la valeur indiquée. Recommence sur le papier de verre.
- Pour chaque partie, représente au moins une force par un vecteur, en choisissant une échelle.
📝 Résultats et exploitation
| Masse (g) | F lue (N) | L (cm) | L − L₀ (cm) |
|---|---|---|---|
| 50 | |||
| 100 | |||
| 150 | |||
| 200 | |||
| 300 |
| Surface | F lue à vitesse constante (N) |
|---|---|
| plaque lisse | |
| papier de verre |
1. Partie A : dessine le DOI de la masse suspendue ; représente la force exercée par le dynamomètre (échelle de ton choix).
2. Partie B : trace l'allongement en fonction de F. Le ressort peut-il servir de dynamomètre ? Justifie.
3. Partie C : la brique avance à vitesse constante. Que peux-tu dire de la force de traction et des frottements ?
4. Compare les valeurs sur les deux surfaces. Interprète.
5. Pourquoi faut-il tirer le dynamomètre horizontalement ?