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Plan incliné
Physique

Plan incliné

La composition des forces sur un plan incliné : le poids d'une charrette se décompose en une composante parallèle à la pente et une autre perpendiculaire à celle-ci, à mesure que l'angle varie.

20 min
Forces et machines simples
plan incliné ; composants ; frottement

Ce que les élèves apprennent

  • Vérifier la composition des forces

Les fondements scientifiques de cette expérience

Imaginons une caisse remplie de livres que l'on peut tirer d'un côté. Si quelqu'un veut nous aider, il peut, par exemple, la pousser du côté opposé. Dans ce cas, la caisse se déplacera rapidement, car les deux forces vont dans la même direction.

Sinon, si quelqu’un tire dessus dans la direction opposée, avec une force égale, la boîte ne bougera pas. Les deux forces ont des directions opposées ; ainsi, si l’on veut maintenant déplacer la boîte, il faut exercer une force supérieure à l’autre.

Selon l'algèbre vectorielle, la somme de deux forces appliquées en un même point peut être déterminée géométriquement à l'aide de la « loi du parallélogramme ».

Considérons deux vecteurs a et b ; traçons-les à partir d'un même point de départ. Tracons ensuite un parallélogramme dont les côtés sont les vecteurs eux-mêmes ; considérons maintenant les deux diagonales de ce parallélogramme.

Lorsqu'un corps est placé sur un plan incliné, la force de poids qui s'exerce sur lui peut être décomposée en deux composantes : l'une est parallèle au plan, tandis que la seconde, perpendiculaire au plan et notée n, est égale et de sens opposé à la réaction du plan.

Si l'on modifie la pente du plan, ces deux composantes varieront conformément aux formules suivantes.

Matériel utilisé

  • Poulie pour plan incliné — 4112.05
  • Balance à ressort tubulaire (en plastique) 2,5 N — 4110.0x
  • Plan incliné, avec 3 terminaux de rail différents — 5491.11
  • Tige de support, longueur 500 mm. — 5408.81.L500
  • Chariot pour plan incliné — 4114.82
  • Tête de boss en PVC, 20 x 20 x 60 mm, avec des boutons bleus. — 5401.22
  • Corde inélastique en polyester, diamètre 0,8, longueur 10 m — 4113.20
  • Crochet pour chariot — 4114.80-011
  • Tige avec clip — 4113.50
  • Tige de diamètre 10 x longueur 127 avec hameçon — 4113,53
  • Anneau de suspension, pour tiges d'un diamètre maximal de 10 mm — 5401.60
  • Tige de support, longueur 350 mm. — 5408.81.L350

Produits chimiques et réactifs

Consignes de sécurité

Questions destinées aux élèves

  • Comment estimeriez-vous expérimentalement le coefficient de frottement statique dû au matériau spécifique dont est recouvert notre bloc de frottement ?
  • Quelle composante de la force de poids est à l'origine du frottement statique ?

À quoi s'attendre

Élimination

Réalisez cette expérience dans votre classe

Cette expérience fait partie d'ATP « Mobile Lab » — un laboratoire autonome qui transforme une salle de classe ordinaire en véritable laboratoire scientifique, proposant plus de 200 expériences en physique, chimie, biologie, robotique et ingénierie. « Gali », le tuteur basé sur l'IA intégré à ATP Connect, guide les élèves à chaque étape et répond à leurs questions pendant les travaux pratiques.

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