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Physique - lois de newtons - aimant et bille d'acier

Posté par kiki02 (invité) 12-05-07 à 16:52

Bonjour,

J'ai encore un exercice en physique à réaliser pour me préparer à l'interrogation qui ne va pas tarder.
J'ai quelque difficultés dans cet exercice.

Enoncé :
On pèse d'abord un aimant et une bille d'acier. On obtient 5 N et 8 N respectivement.
L'aimant est ensuite suspendu à un dynamomètre et placé au-dessus de la bille, elle-même posée sur le plateau d'une balance à ressort. Celle-ci indique 7 N.
Qu'indique le dynamomètre?
Représentez à l'échelle les forces agissant sur la bille dans cette dernière situation.
Précisez pour chaque force l'objet qui l'exerce.

Je vous envoie un schéma pour voir si j'ai bien compris la situation
Comment peut-on calculer ce qu'indique le dynamomètre ?
je n'ai aucune idée.
Pouvez-vous m'aider Merci

Physique - lois de newtons - aimant et bille d\'acier

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique - lois de newtons - aimant et bille d'acier 12-05-07 à 17:05

Re-bonjour,

Dans l'autre exercice je t'invite à relire attentivement les deux premières lois de Newton. Eh bien, pour celui-ci je te conseille de lire... la troisième !

Posté par kiki02 (invité)re : Physique - lois de newtons - aimant et bille d'acier 12-05-07 à 17:27

Ok, la troisième loi de Newton dit "quand un objet A exerce une force sur un objet B, l'objet B exerce sur l'objet A une force de même droite d'action, de même valeur mais de sens contraire "
Donc dans notre cas, je sais par observation que l'aimant exerce une force sur la bille. Donc par la 3 eme loi, la bille exerce la même force sur l'aimant mais en sens contraire.

Ok,je pense avoir compris
la balance est une sorte de dynamomètre. Il y a une différence de 1N sur
le dynamomètre de la balance. Si je comprends bien, la bille exerce une force de 1 N sur l'aimant. Donc l'aimant exerce une force d'attraction de 1 N

Donc 8N (poids de la bille) - 1 N (force d'attraction de l'aimant sur la bille) - 1 N (force de la bille sur l'aimant)  = 6 N

C'est juste ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique - lois de newtons - aimant et bille d'acier 12-05-07 à 17:34

Tout est juste sauf la conclusion (la dernière phrase).

Comment est-ce possible ? Tout simplement parce que tu n'as peut-être pas fait de figure (je ne te demande pas de la poster) : "faute inexcusable" : en physique chaque question commence par une figure (même très simple, même si on dessine très mal).

Citation :
Représentez à l'échelle les forces agissant sur la bille dans cette dernière situation.
Précisez pour chaque force l'objet qui l'exerce.

Ces deux phrases de l'énoncé sont là pour éviter justement l'erreur de ta conclusion.

Je répète : tout ce que tu as écrit est juste ! L'erreur vient de l'absence quasi certaine d'une figure (n'oublie pas que les forces sont réprésentées par des vecteurs qui ont :
. point d'application
. direction
. sens
. et intensité

Posté par kiki02 (invité)re : Physique - lois de newtons - aimant et bille d'acier 12-05-07 à 17:55

Ok
Il n'y a que 3 forces en présence (et pas 4 forces alors)
G : le poids de la bille Elle est de 8 N
F : force de réaction de la balance : Elle indique 7 N
F1 : Il y a une force de 1N qui correspond à la force d'attraction de l'aimant dur la bille. Elle vaut 1 N

Je t'envoie un schéma. C'est juste ?

Physique - lois de newtons - aimant et bille d\'acier

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique - lois de newtons - aimant et bille d'acier 12-05-07 à 18:01

C'est parfait !

Et qu'indique le dynamomètre ?

Loin de la bille et de la balance, quand l'aimant est accroché au dynamomètre, celui-ci indique 5 N

Placé (toujours avec l'aimant accroché) au-dessus de la bille qui est posée sur la balance qui indique 7 N, qu'indique le dynamomètre ?

Posté par kiki02 (invité)re : Physique - lois de newtons - aimant et bille d'acier 12-05-07 à 18:08

Je dirai 6 N
car
7N (poids de la bille indiquée sur la balance ) - 1 N (force d'attraction de l'aimant sur la bille) = 6 N
C'est juste

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique - lois de newtons - aimant et bille d'acier 12-05-07 à 18:19



C'est 6 newtons mais pas pour la raison que tu donnes !
5 N (poids de l'aimant) + 1 N (force d'attraction de la bille par l'aimant) = 6 N

Cet exercice est encore moins réaliste que l'autre. Approcher un aimant d'une balance (même sans bille posée sur son plateau) a des conséquences telles qu'il vaut mieux ne pas faire l'expérience !

Posté par kiki02 (invité)re : Physique - lois de newtons - aimant et bille d'acier 12-05-07 à 18:25

Ils proviennent du même livre ! C'est malheureusement, le préféré de mon prof ! Je suis donc bien obligée de faire tous les exercices !
Tu m'as bien fait rire
Merci de tes explications
A demain peut être !

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique - lois de newtons - aimant et bille d'acier 12-05-07 à 18:34

Je t'ai peut-être déjà écrit que la physique consiste souvent à simplifier la réalité pour que l'on puisse faire des calculs et prévoir les phénomènes. Mais il ne faut pas simplifier trop car alors on ne peut justement plus rendre compte des phénomènes (qui ont toujours, sauf erreur de manipulation, raison). Art difficile ! Ne critiquons pas un livre de début. Il est bien obligé de beaucoup simplifier !

Posté par kiki02 (invité)re : Physique - lois de newtons - aimant et bille d'acier 16-05-07 à 13:32

Bonjour Coll,

Cela fait 2 jours que ce problème me chipote encore un peu.
Pourquoi fais-tu tes calculs à partir de l'aimant.
Si je fais les calculs à partir de la bille, je dois normalement obtenir le même résultat.
Or sur mon schéma (1) ci-joint, la somme de la force de réaction de la balance + la force d'attraction de l'aimant, j'obtiens 8 N. Ce qui est normal puisque mon objet est au repos. Par la première loi de Newton, si un objet est en équilibre, la résultante des forces doit être nulle. Sur mon schéma, je retrouve bien cela.
Je t'envoie un second schéma vu à partir de l'aimant.J'obtiens 3 forces
La force du poids de l'aimant (correspond à 5 N)
la force de réaction qui est égale mais de sens opposé (5N)
la force d'attraction de aimant vers la bille (1 N)
Ce qui m'embête, c'est que la première loi de Newton n'est pas respectée
La résultante des forces n'est pas en équilibre. (5N contre 6N)
En pratique, je n'ai pas pu faire l'expérience. Mais j'imagine que les objets restent en équilibre.
Si l'on met le schéma 2 au dessus du schéma 1, l'ensemble des 2 ne s'équilibre pas non plus.
Est-ce correct  ou est-ce que mon schéma de la décomposition des forces de l'aimant n'est pas correct ou ma réprésentation de l'expérience (les objets qui restent au repos)

Merci de ton aide

Physique - lois de newtons - aimant et bille d\'acier

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique - lois de newtons - aimant et bille d'acier 16-05-07 à 14:59

Bonjour !

Relis le message du 12/05 à 18 h 19
Les trois forces à l'extrémité inférieure du ressort du dynamomètre quand il est au-dessus de la bille :
le poids de l'aimant (verticale, vers le bas) : 5 N
la force d'attraction de l'aimant par la bille (verticale vers le bas) : 1 N
Quand cette extremité est immobile, ces deux forces sont équilibrées par la force de réaction exercée par le dynamomètre (verticale et vers le haut) : 6 N
donc le dynamomètre indique 6 N

La première loi de Newton est respectée : ouf !

Et ce qu'indique le dynamomètre est bien cette force de réaction qu'il exerce sur ce qui est accroché.

Loin de la bille l'extrémité inférieure du dynamomètre est soumise à deux forces :
le poids de l'aimant (verticale, vers le bas) : 5 N
la réaction par le ressort du dynamomètre (verticale et vers le haut) : 5 N
donc le dynamomètre indique 5 N

j'applaudis des deux mains au fait que tu as posté cette question supplémentaire pour bien comprendre. N'hésite jamais ; et si je ne sais pas expliquer, quelqu'un d'autre saura le faire. Tu as entièrement raison d'utiliser ainsi ce forum avec lequel tu peux progresser.

Posté par kiki02 (invité)re : Physique - lois de newtons - aimant et bille d'acier 16-05-07 à 16:23

Ok
Après tes explications, on est bien d'accord que lorsque la bille se trouve au dessus de l'aimant, elle ne bouge pas. Peux tu me dire avec ton expérience si dans la pratique c'est ce qui va se passer


Or, dans mon esprit un aimant attire l'acier .......

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique - lois de newtons - aimant et bille d'acier 16-05-07 à 16:32

Un aimant attire et fait bouger si la force, ici, est supérieure (au moins égale) au poids

Si l'aimant est loin, il attire avec une petite force (1 newton) insuffisante pour que la bille décolle (il faudrait une force d'au moins 8 newtons)

Quant à mon expérience, elle me dit qu'il ne faut pas s'amuser à approcher les aimants des balances ; il y a de nombreuses pièces en acier dans les balances qui sont souvent des mécaniques assez complexes. On peut aimanter certaines de ces pièces et causer des dégâts définitifs à la balance en pratiquant ainsi.

Posté par kiki02 (invité)re : Physique - lois de newtons - aimant et bille d'acier 16-05-07 à 16:37

Ok Coll,

Merci pour tes explications. Maintenant c'est vraiment clair dans mon esprit.

Promis juré, je ne jouerais pas avec un aimant près d'une balance.

Merci encore

Posté par
Coll Moderateur
re : Physique - lois de newtons - aimant et bille d'acier 16-05-07 à 16:39

Je t'en prie
A une prochaine fois !



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