Tirer un objet avec un dynamomètre – poids, frottement et allongement du ressort

Ce qu’elle montre

Un dynamomètre fonctionne parce que l'allongement de son ressort est proportionnel à la force exercée (loi de Hooke) : il est donc gradué en newtons. Quand le dynamomètre tire un bloc qui reste immobile, le frottement statique augmente jusqu'à égaler exactement la traction ; les deux forces se compensent. Ce n'est que lorsque la traction dépasse le frottement statique maximal, μ·P, que le bloc se met à glisser, et le frottement de glissement est alors un peu plus faible. Le poids vaut P = m·g avec g = 9,81 N/kg : un bloc plus lourd ou une surface plus rugueuse demande une force plus grande pour démarrer.

Mode d’emploi

Choisissez la Masse de l'objet et une Surface de contact, puis faites glisser lentement le crochet du dynamomètre vers la droite en observant la mesure et la flèche du frottement. Notez la plus grande force pour laquelle le bloc ne bouge pas encore, puis comparez les quatre surfaces à masse égale et une même surface avec des masses différentes. Laissez Afficher les flèches des forces activé pour que les élèves voient deux forces égales et opposées pendant que le bloc est immobile, et utilisez Pause pour lire les valeurs.

Paramètres modifiables

• Masse de l'objet 0,2–5 kg
• Surface de contact Glace (très lisse), Bois, Béton, Tapis en caoutchouc (très rugueux)
• Force de traction initiale 0–50 N
• Afficher les flèches des forces

Questions à explorer

1. Si vous tirez avec 3 N et que le bloc ne bouge pas, que vaut la force de frottement exercée sur lui ?
2. Comment la force nécessaire pour faire glisser le bloc sur le bois change-t-elle quand vous doublez la masse ?
3. Quelle surface demande la plus faible traction pour faire glisser le bloc, et qu'en déduire sur son coefficient de frottement ?