PhysiqueFiche 3 · StatiqueComposition de forces parallèles
Mécanique 2 · Tutoriel

Composition de forces parallèles

La mécanique à maîtriser avant de passer aux exercices.

Deux forces parallèles F1\vec{F}_1 (appliquée en AA) et F2\vec{F}_2 (en BB) se remplacent par une seule force équivalente, la résultante R\vec{R}. Son intensité, son sens et son point d'application OO dépendent du sens relatif des deux forces.

À retenirforces parallèles de même sens

Les intensités s'ajoutent : R=F1+F2 \boxed{\,R = F_1 + F_2\,} ; R\vec{R} est parallèle aux deux forces et de même sens. Le point d'application OO est situé entre AA et BB, tel que

F1×AO=F2×BOAOBO=F2F1.\boxed{\,F_1\times\overline{AO} = F_2\times\overline{BO}\,} \qquad\Longleftrightarrow\qquad \frac{\overline{AO}}{\overline{BO}} = \frac{F_2}{F_1}.

OO est toujours plus proche de la force la plus intense.

À retenirforces parallèles de sens opposé (F2>F1F_2>F_1)

Les intensités se retranchent : Fr=F2F1 \boxed{\,F_r = F_2 - F_1\,} ; Fr\vec{F}_r a le sens de la plus grande force. La même règle F1×AO=F2×BOF_1\times\overline{AO} = F_2\times\overline{BO} situe OO, mais cette fois OO est à l'extérieur du segment [AB][AB], du côté de la plus grande force.

Méthodeplacer le point d'application OO
  1. Écrire AOBO=F2F1\dfrac{\overline{AO}}{\overline{BO}} = \dfrac{F_2}{F_1}.
  2. Même sens : OO est entre AA et BB, donc AO+BO=AB\overline{AO}+\overline{BO}=\overline{AB}. Sens opposé : OO est hors de [AB][AB], donc AOBO=±AB\overline{AO}-\overline{BO}=\pm\overline{AB}.
  3. Résoudre le système pour obtenir AO\overline{AO} et BO\overline{BO}.
Exemplemême sens, calcul complet

F1=2 NF_1=2\,\mathrm{N} en AA, F2=6 NF_2=6\,\mathrm{N} en BB, AB=80 cm\overline{AB}=80\,\mathrm{cm}, même sens. Résultante R=2+6=8 NR = 2+6 = 8\,\mathrm{N}. Position : AO/BO=F2/F1=3\overline{AO}/\overline{BO}=F_2/F_1=3 et AO+BO=80\overline{AO}+\overline{BO}=80, d'où 4 BO=804\,\overline{BO}=80, soit BO=20 cm\overline{BO}=20\,\mathrm{cm}, AO=60 cm\overline{AO}=60\,\mathrm{cm}. OO est bien plus proche de BB (force la plus intense).

Piègesens opposé : OO sort du segment

Quand les forces sont de sens opposé, OO n'est pas entre AA et BB : il se place au-delà, du côté de la plus grande force (pas de la petite). Et l'on soustrait les intensités (F2F1F_2-F_1), on ne les ajoute pas.

Remarqueforce équilibrante

Pour immobiliser le solide, on applique en OO une force équilibrante de même intensité que R\vec{R} (ou Fr\vec{F}_r) mais de sens opposé : alors F=0\sum\vec{F}=\vec{0}.

Ensuite, 3 niveaux d'exercices :
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