EXERCICES SUR LES FORCES

 

Exercice 1 :

Un solide ponctuel S de masse m=1kg est suspendu à l’aide des 2 fils SA et SB faisant respectivement avec la verticale passant par S les angles et

  1°) Schématiser la situation en respectant les valeurs des angles.

  2°) Faire le bilan des forces s’exerçant sur S.

  3°) Donner les caractéristiques de chacune de ces forces.

  4°) Quelle relation vectorielle existe-t-il entre ces forces ?

  5°) En prenant une échelle de 1cm pour représenter 2N, tracer la force poids  de S, puis les autres forces appliquées en S, déterminer graphiquement leurs intensités respectives.

  6°) Après avoir projeté sur deux axes orthonormés directs x’S x (horizontal) et y’S y (vertical) la relation vectorielle demandée en 4°) ; déterminer par le calcul les intensités des forces appliquées en S.

Exercice 2 :

On exerce sur un anneau à l’aide de 3 fils, les 3 forces (vecteurs F1, F2, F3). Les premières forces sont perpendiculaires et ont des intensités respectives F1=20N et F2=30N. Déterminer la direction et l’intensité de la force F3 qu’il faut exercer pour que l’anneau reste immobile.

Répondre à la même question, les 2 forces F1 et F2 d’intensités égales à 20N forment entre elles un angle de 120°, puis 60°.

 

Exercice 3 :

Un solide de masse m= 2kg peut glisser sans frottement le long d’un plan incliné faisant un angle avec l’horizontale. Ce solide est retenu par un fil de masse négligeable, parallèle au plan incliné.

1°) Déterminer la tension du fil et l’intensité de la réaction du plan incliné.

2°) Le fil qui retient le solide est maintenant incliné d’un angle avec le plan incliné. La réaction R du plan est toujours perpendiculaire au plan incliné, calculer l’intensité de la tension du fil et la valeur de la réaction R.

 

Exercice 4 :

Un athlète est suspendu à 2 câbles munis d’anneau  de masse négligeable. La masse de l’athlète est 80kg.

Les 2 câbles font entre elles un angle de 60° ; leurs longueurs étant égales. Déterminer à l’équilibre la tension de chaque câble.

 

Exercice 5 :

Un solide S ponctuel de masse m= 100kg peut glisser sans frottement le long d’un plan incliné faisant un angle  avec l’horizontale. Il est relié par un câble de masse négligeable, parallèle au plan incliné et passant sur une poulie sans frottement à un contre-poids C de masse m. C peut glisser sans frottement sur un autre plan incliné faisant un angle avec l’horizontale.

1°) Déterminer la valeur de m’ réalisant l’équilibre de l’ensemble.

2°) Donner la valeur de la tension du câble.

 

Exercice 6 :

Une bille d’acier, supposée ponctuelle, est suspendue par un fil OA en O. A l’aide d’un aimant, on exerce sur cette bille une force horizontale F d’intensité F=5N. Déterminer à l’équilibre la tension du fil et la valeur de l’angle O formé par le fil et la verticale.

 

Exercice 7 :

Un tableau de poids P=30N accroché à un mur repose en C contre un mur vertical. La suspension est telle que la direction du fil AG passe par le centre de gravité G du tableau et que la distance AG est égale à la distance CG. Le fil fait avec la verticale l’angle .

Déterminer la tension du fil en G et la force avec laquelle le tableau appuie sur le mur.

 

 

Exercice 8 :

Une étagère est constituée par une planche homogène de masse m=2kg, de longueur OA=L=30cm. Elle est fixée au mur vertical par une articulation d’axe horizontal Δ. La planche est retenue par le câble AC de telle façon qu’elle est horizontale. On donne AOC=60° et g= 10N/kg.Déterminer à l’équilibre la tension du câble AC et la réaction du mur en O de l’axe Δ.

 

Exercice 9 :

Une échelle de masse m= 20kg ,de longueur 5m, repose en A sur le sol horizontal ferme et rugueux et s’appuie en B sur un mur vertical.Elle est inclinée d’un angle α=60° par rapport au sol. Le mur est supposé parfaitement lisse et poli de sorte que le contact en B est sans frottement.

1°) Déterminer à l’équilibre les forces de réaction en A et en B .

2°) En déduire la valeur du frottement au contact du sol.

 

Exercice 10 :




Sur un disque de centre O et de rayon 20cm ; on exerce des forces d’intensité égale à 20N et situées dans le plan vertical du disque. Calculer le moment algébrique de chacune de ces forces par rapport à l’axe passant par O centre du disque et perpendiculaire au plan du disque.(voir figure)

 

 

Exercice 11 :

Un solide S est mobile autour d’un axe fixe O. On exerce sur ce solide une force FF orthogonale à l’axe :

1°) F=100N ; OH= 15cm. Calculer MΔ (F).

2°) F= 250N ; OA= 20cm ; α= 40°. Calculer MΔ (F).

3°) MΔ(F)=34Nm ; OH= 30cm  .Calculer F.

4°) MΔ (F) = -68 Nm ; OA=50cm ; F=300N . Calculer α.

5°) α= 210° ; MΔ(F)= -90 Nm. Calculer F avec OA= 30cm.   (voir figure)

 





Exercice 12 :

Sur une réglette horizontale, mobile autour d’un axe horizontal (O,Δ), on exerce dans un même plan vertical 4 forces de même intensité 200N. Calculer le moment algébrique de chaque force par rapport à l’axe Δ. On considère les 2 forces F2et F3  de direction parallèles et de sens contraires. Elles constituent un couple de forces. Calculer la somme algébrique  des moments de ces 2 forces. Cette somme dépend-elle de la position de O par rapport à A et B ?

  F1=30N    ; F2 = 20N    ; F3 =  20N ;  F4 = 10N    (voir figure).