Moment d'une force – équilibre d'une barre et couple de forces

Ce qu’elle montre

Le moment d'une force mesure son effet de rotation autour d'un axe : M = F·d, où le bras de levier d est la distance perpendiculaire entre l'axe et la droite d'action de la force. La barre, dont l'axe passe par le centre, porte six trous régulièrement espacés de chaque côté. Les masses de gauche créent un moment dans le sens trigonométrique, celles de droite dans le sens horaire ; la barre n'est horizontale que si les deux sont égaux (théorème des moments). En mode Couple de forces, deux forces parallèles, égales et opposées ont une résultante nulle : la barre tourne sans être poussée, avec M = F·d.

Mode d’emploi

Commencez en mode Équilibre de la barre (masses suspendues). La barre part inclinée à gauche, avec trois masses au trou 2 à gauche et une au trou 3 à droite ; demandez aux élèves de prévoir où ajouter des masses pour l'équilibrer, puis de vérifier en les faisant glisser depuis la boîte. Cliquez sur Enregistrer après chaque essai et comparez M₁ et M₂ dans le tableau. Modifiez Poids de chaque masse ou Distance entre deux trous, puis passez en Couple de forces et touchez d'autres trous pour changer d.

Paramètres modifiables

• Mode Équilibre de la barre (masses suspendues), Couple de forces
• Poids de chaque masse 0,1–2 N
• Distance entre deux trous 2–10 cm
• Intensité de chaque force du couple 0,2–3 N
• Afficher les bras de levier

Questions à explorer

1. Avec deux masses au trou 3 à gauche, quelles dispositions de masses à droite rendent la barre horizontale ?
2. Pourquoi une même masse incline-t-elle davantage la barre quand elle est accrochée à un trou plus éloigné de l'axe ?
3. Comment le moment du couple varie-t-il si vous doublez la distance d entre les deux forces ?