Le couple de forces
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- Identifier un couple de forces.
- Prévoir le sens de rotation d’un solide soumis à un couple de forces.
- Un couple de forces est un ensemble de deux forces qui ont pour action de mettre en rotation un solide.
- Ces deux forces ont :
- des droites d’action distinctes et parallèles ;
- des sens opposés ;
- des valeurs égales : F1 = F2.
Les forces
Pour faire tourner un solide autour d’un axe, on
utilise souvent deux forces.
Pour avoir une certaine efficacité sur la
rotation, on utilise un couple de forces.
- des droites d’action distinctes et parallèles ;
- des sens opposés ;
- des valeurs égales : F1 = F2.
Le couple de forces tend à produire une rotation dans un sens donné et on indique par une flèche courbe le sens de rotation.
Sur la figure ci-contre, l’opérateur
applique un couple de forces ( ;  ) afin de mettre
en rotation la clé en croix.
|
 Couple de forces qui fait tourner la
clé. |
Ci-contre, l’opérateur
n’utilise pas un couple de forces car les
droites d’action de  et  ne sont pas
distinctes : elles sont confondues.L’action des deux forces  et  n’a
aucune efficacité sur la rotation.
|
 Deux forces qui n’ont aucune
action sur la rotation. |
Méthode :
Avant de pouvoir identifier un couple de forces par
rapport à un axe de rotation, il faut :
- repérer la distance d entre les deux droites d’action et les points d’application des deux forces et les exprimer en mètre (m) ;
- repérer l’intensité des deux forces en newton (N) et vérifier qu’elles sont identiques ;
- vérifier que les deux forces ont des droites d’action parallèles ;
- vérifier que les deux forces ont des sens opposés.
On peut alors prévoir le sens de rotation du
solide (dans le sens horaire ou antihoraire).
Action des mains
sur un volant de voiture.
Les mains exercent un couple de forces sur le volant qui le fait tourner dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. |
Action d’un tournevis
sur la vis.
Le tournevis exerce un couple de forces sur la vis qui la fait tourner dans le sens des aiguilles d’une montre. |
Action d’une main
sur un bouchon de bouteille.
Avec la main, on exerce un couple de forces pour tourner le bouchon dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. |
Dans le cas où deux forces qui s’appliquent à un solide ne forment pas un couple de forces, le solide peut quand même se mettre en mouvement.
 ne forment
pas un couple de forces car leurs droites
d’action ne sont pas parallèles.
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 ne forment
pas un couple de forces car elles n’ont pas
des sens opposés.
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 ne forment
pas un couple de forces car leurs droites
d’action ne sont pas distinctes.
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 ne forment
pas un couple de forces car elles n’ont pas
la même intensité.
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