Deuxième loi de Newton – tirer un bloc sur une surface
PhysiqueForces et dynamique15–16 ansLaboratoire virtuel
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À suivre dans Forces et dynamique
Tirez un bloc de masse m avec une force F le long d'une surface horizontale ou inclinée avec frottement μ. Observez les vecteurs force (F, P, N, f), l'accélération a = (F − f − P·sinα)/m et le graphique vitesse-temps v(t) en temps réel. Faites glisser le curseur F directement dans la simulation, ou déplacez le bloc pour le repositionner. Deux écrans de plus : un chariot tiré par des masses suspendues via une poulie et chronométré par deux cellules (a en fonction de F à masse constante et de 1/m à force constante, avec graphiques a–F et a–1/m), et une comparaison au dynamomètre des frottements de roulement et de glissement.
Leçon : Deuxième loi de Newton, frottements, mouvement sur un plan incliné
Ce qu’elle montre
La deuxième loi de Newton indique que l'accélération est égale à la force résultante divisée par la masse, a = ΣF/m. Sur le premier écran, on tire un bloc sur une surface horizontale ou inclinée : la traction F, le poids P, la réaction normale N et le frottement f = μN agissent sur lui, et le graphique v(t) montre que la force fixe l'accélération, pas la vitesse. Le chariot teste la loi avec des masses suspendues et deux cellules : a ∝ F à masse constante, a ∝ 1/m à force constante. Le troisième écran tire au dynamomètre un bloc, un rouleau et un chariot de même poids : le frottement de roulement est bien plus faible que le frottement de glissement.
Mode d’emploi
Dans Tirer un bloc, modifiez F et l'angle α et comparez les pentes de v(t). Dans Chariot et poulie, cochez Frottements compensés (rail incliné), réglez les Masses de 20 g sur le porte-masses et appuyez sur Lâcher ; recommencez avec d'autres masses, puis ajoutez des Masses de 250 g sur le chariot et passez au graphique a – 1/m. Dans Roulement et glissement, choisissez l'Objet et la Surface, appuyez sur Tirer lentement et lisez le Dynamomètre.
Paramètres modifiables
- Force de traction F (parallèle à la surface) 0–50 N
- Masse du bloc 0,5–10 kg
- Coefficient de frottement μ 0–1
- Angle d'inclinaison α 0–45 degrés
- Écran Tirer un bloc, Chariot, poulie et cellules, Frottement de roulement et de glissement
- Nombre de masses de 20 g sur le porte-masses 0–8
- Nombre de masses de 250 g sur le chariot 0–4
- Frottements compensés (rail incliné)
- Objet tiré Bloc de bois, Rouleau, Chariot à roulements
- Surface Planche de bois, Plaque de verre, Tissu
- Masses de 1 N en plus 0–3
- Dynamomètre 0–5 N, 0–1 N
Questions à explorer
- Pourquoi la réaction normale N est-elle plus petite que le poids P quand le bloc est sur un plan incliné ?
- Quelle force de traction minimale faut-il pour faire monter le bloc à vitesse constante ?
- Sans frottement, si l'on double à la fois m et F, comment l'accélération change-t-elle ?
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