Un schéma de forces à critiquer
Exercice d'entraînement · niveau 3 (difficile) · physique (seconde), chapitre 3 — Modélisation des Actions Mécaniques et Principe d'Inertie · Modéliser et représenter une force
Énoncé
Un élève doit représenter les forces exercées sur une caisse immobile posée sur un sol horizontal et reliée à une corde tendue, oblique, tirée vers le haut et vers l'avant. Il décrit ainsi son schéma :
« J'ai dessiné le poids en partant du point de contact entre la caisse et le sol, avec une flèche vers le bas de . J'ai dessiné la tension de la corde en partant de la caisse, avec une flèche dirigée vers le bas et vers l'arrière, de . J'ai dessiné la réaction du sol vers le haut, avec une flèche de , parce qu'elle me paraissait la plus grande. Je n'ai pas indiqué d'échelle. »
Relever les erreurs de ce schéma et dire, pour chacune, ce qu'il fallait faire.
Corrigé
Erreur 1 — le point d'application du poids. Le poids ne s'applique pas au point de contact avec le sol, mais au centre de gravité de la caisse. La direction (la verticale) et le sens (vers le bas) sont, eux, corrects.
Erreur 2 — le sens de la tension. Un fil ou une corde tire toujours l'objet vers lui : la tension est dirigée le long de la corde, de la caisse vers le point d'attache, donc ici vers le haut et vers l'avant. L'élève l'a dessinée exactement à l'envers.
Erreur 3 — la longueur de la réaction. Les longueurs des flèches ne se choisissent pas « au jugé » : elles doivent toutes respecter la même échelle, chaque centimètre représentant le même nombre de newtons. Décider qu'une force « paraît la plus grande » revient à supposer le résultat au lieu de le déduire du bilan.
Erreur 4 — l'échelle absente. Sans indication d'échelle, un schéma de forces n'est plus qu'un dessin : les longueurs ne sont plus lisibles et le lecteur ne peut retrouver aucune valeur. Il faut porter la mention « pour » sur la figure.
Remarque. La caisse étant immobile, le principe d'inertie impose que les trois forces se compensent : mises bout à bout, leurs trois flèches doivent se refermer. C'est le meilleur contrôle du schéma.
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