Mécanique

Levier égal

Deux forces égales poussent vers le bas aux deux extrémités. Bras égaux + forces égales → les moments s'annulent (τ = r × F) → le levier reste horizontal. Changez une force dans l'Inspecteur pour le voir basculer.

Levier égal — simulation interactive de Mécanique. Deux forces égales poussent vers le bas aux deux extrémités. Bras égaux + forces égales → les moments s'annulent (τ = r × F) → le levier reste horizontal. Changez une force dans l'Inspecteur pour le voir basculer. Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.

Moment et leviers

Un levier tourne lorsque le moment résultant est non nul. Des forces plus éloignées du pivot produisent des moments plus grands pour la même intensité.

Le moment τ = r × F dépend à la fois de la force et du bras de levier. Des forces égales à distances égales de part et d'autre peuvent s'équilibrer  ; modifier la distance ou la force fait basculer le levier.

• Couple τ = rF sans θ
• Στ = 0 à l'équilibre

Mémoire d'enquête

Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire

Le brief reprend la page pré-rendue  : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.

Question de conduite

Un levier est épinglé en son centre exact, avec une poussée vers le bas appliquée à chaque extrémité, à la même distance du pivot. Si un côté pousse plus fort que l’autre, le levier s’incline-t-il vers la poussée la plus forte, vers la poussée la plus faible, ou reste-t-il équilibré quoi qu’il arrive ?

Des pronostics à peser

• Il penche vers la poussée la plus forte
• Il reste équilibré quelles que soient les forces
• Il penche vers la poussée la plus faible

Rôles variables

Ce que vous définissez  :

• Force gauche (N)
• Force juste (N)

Ce que vous mesurez  :

• Couple net (depuis la simulation) (N·m)
• τ = r × F (calculé) (N·m)

Comment se déroule l'enquête

1. Ouvrez le préréglage Levier. Une poutre rigide est épinglée en son centre  ; une force vers le bas 50 N est appliquée 2 m à partir du pivot à chaque extrémité.
2. Cliquez sur la flèche de force gauche sur la poutre et notez sa force dans l'inspecteur, puis cliquez sur la flèche de force droite et faites de même.
3. Pour chaque ligne ci-dessous, définissez les forces de force gauche et droite dans l'inspecteur, exécutez la simulation, sélectionnez la poutre et lisez la valeur de couple τ = r × F dans le panneau Math.

Équation gouvernante

Couple — τ = r × F

Le couple est l'effet de rotation d'une force autour d'un pivot  : τ = r × F, où r est la distance entre le pivot et l'endroit où la force agit. Un levier s'équilibre lorsque les couples des deux côtés s'annulent  : forces égales à des distances égales ou forces inégales à des distances inversement proportionnelles.

Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre

• Pour chaque ligne, calculez manuellement 2 m × (Right Force − Left Force). Comparez-le au couple net que vous avez lu dans le panneau Mathématiques du simulateur. Est-ce qu'ils correspondent ?
• Dans la rangée 1 , les deux forces sont égales et le levier reste de niveau. Qu'est-ce que cela vous apprend sur la relation entre les forces et la longueur des bras pour qu'un levier soit équilibré ?

Où cela apparaît au-delà du laboratoire

• Les vrais leviers – comme une balançoire avec deux cavaliers de poids différents – nécessitent souvent des longueurs de bras inégales, et non des forces inégales, pour s'équilibrer. Si la force du côté droit restait à 50 N mais que sa distance par rapport au pivot doublait pour atteindre 4 m, quelle force sur le bras gauche (toujours à 2 m) serait nécessaire pour l'équilibrer ?
• Une clé, un ouvre-bouteille et une paire de ciseaux sont tous des leviers. Choisissez-en un et identifiez son pivot, la force appliquée et la charge qu'il déplace, puis expliquez pourquoi une poignée plus longue le rend plus facile à utiliser.

• AP Physics 1 — Unit 5: Torque and Rotational Dynamics
• AP Physics C: Mechanics — Unit 5: Torque and Rotational Dynamics
• IB Physics — A.4 Rigid body mechanics
• General High School Physics — Rotation, gravitation & orbits
• NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law

1. Bienvenue au levier
2. Sélectionnez le levier
3. Appuyez sur Lecture
4. Équilibre des moments
5. Ouvrez les données
6. Bravo !

Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.

Ouvrir le laboratoire interactif →

Télécharger la fiche de laboratoire →

Couple et loi du levier