Chapitre 6 – Équilibre en rotation | 1ère Bac Pro ICCER (Grpt 1) | Physique – Mécanique | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 7 mai 2026, format manuel scolaire
💡 Notions centrales : leçon §3 (équilibre en rotation) et §5 (centre de gravité et basculement). Condition : la verticale du centre de gravité doit passer à l'intérieur de la base d'appui.
Marc, technicien climaticien chez « ClimaPro » à Marseille, doit fixer une cassette de pompe à chaleur au plafond d'un magasin (hauteur 4 m). Il monte sur un échafaudage roulant dont la base mesure 1,20 m × 0,80 m. Avec le matériel et son poids, l'ensemble fait 105 kg, dont une grande partie est en haut. Le manuel d'utilisation rappelle qu'il faut éviter d'exercer des poussées latérales (par exemple en frappant un coup de marteau ou en tirant fort sur une vis). Marc veut comprendre quelle force latérale ferait basculer l'échafaudage.
Citer la condition de non-basculement d'un solide soumis à plusieurs forces. Identifier l'axe de basculement probable de l'échafaudage si Marc applique une force vers la droite.
Condition de non-basculement : la verticale du centre de gravité doit rester à l'intérieur de la base d'appui. Tant que c'est le cas, le poids crée un moment qui ramène l'échafaudage vers la verticale.
Si Marc pousse vers la droite, l'axe potentiel de basculement est la roue droite (point A). C'est autour de ce point que les moments s'évaluent.
Calculer le moment stabilisateur MP exercé par le poids P par rapport au point A (axe de basculement). Le bras de levier est la demi-largeur d = 0,40 m.
MP = P × d = 1 050 × 0,40 = 420 N·m
Ce moment tend à maintenir l'échafaudage vertical (le poids ramène le CdG vers la base).
Calculer le moment de basculement MF exercé par la force latérale F appliquée à hauteur h = 4 m, en fonction de F.
MF = F × h = F × 4,00 = 4 F (en N·m)
Plus la force est appliquée haut, plus son moment est grand. C'est exactement la même formule que pour un levier : F × bras de levier.
Le basculement commence quand MF = MP. Calculer la force Fmax latérale que Marc peut exercer sans basculer l'échafaudage.
MF = MP → 4 Fmax = 420 → Fmax = 420 / 4 = 105 N
Soit l'équivalent d'environ 10,5 kg de poussée latérale. C'est très peu — équivalent à pousser modérément avec une seule main.
Que se passe-t-il si Marc donne un coup de marteau de force F = 200 N (sur une vis récalcitrante) ? Vérifier si l'échafaudage bascule.
MF = 200 × 4 = 800 N·m. MP = 420 N·m.
800 > 420 → l'échafaudage bascule. Marc tombe de 4 m de hauteur.
C'est exactement pour cela que les manuels d'échafaudage interdisent les coups de marteau ou les efforts latéraux brusques en hauteur. Si l'opération nécessite cela, on doit utiliser un échafaudage stabilisé (hauban, fixation au mur) ou une nacelle.
Calculer la force latérale maximale que pourrait subir l'échafaudage si Marc utilisait le côté large de la base (1,20 m, demi-largeur 0,60 m). Comparer avec le côté étroit.
Avec demi-largeur 0,60 m : MP = 1 050 × 0,60 = 630 N·m.
Fmax = 630 / 4 = 157,5 N (au lieu de 105 N côté étroit).
Gain de 50 % de stabilité côté large. Conseil : orienter toujours l'échafaudage avec son côté large face au sens de travail (où l'on risque le plus d'exercer des forces).
Pour augmenter la stabilité, le manuel propose 3 options :
Évaluer chaque option en calculant la nouvelle Fmax. Laquelle est la plus efficace ?
(a) Lester avec 50 kg : P passe à 1 550 N. Fmax = (1 550 × 0,40) / 4 = 155 N. Gain ×1,48.
(b) Stabilisateurs 0,80 m : MP = 1 050 × 0,80 = 840 N·m. Fmax = 840 / 4 = 210 N. Gain ×2.
(c) Hauteur 3 m : MF = F × 3. Fmax = 420 / 3 = 140 N. Gain ×1,33.
Classement : (b) stabilisateurs > (a) lestage > (c) hauteur réduite.
Élargir la base est la solution la plus efficace. C'est pourquoi tous les échafaudages professionnels disposent de stabilisateurs déployables.
Rédiger en 5 lignes une note de sécurité que Marc affiche dans son fourgon pour ses futures interventions :
ClimaPro — Sécurité chantier en hauteur · note 7 mai 2026
• Règle physique : un échafaudage bascule dès que la force latérale × hauteur dépasse le poids × demi-largeur. Plus on travaille haut et étroit, plus le risque est grand.
• Échafaudage standard 0,80 m, hauteur 4 m : Fmax latérale 105 N (≈ 10 kg). Un coup de marteau = 200 N → bascule.
• Avec stabilisateurs 1,60 m : Fmax 210 N. Avec lestage 50 kg : Fmax 155 N.
• Bonne pratique 1 : toujours déployer les stabilisateurs avant de monter, orienter le côté large face au plan de travail.
• Bonne pratique 2 : jamais de coup de marteau en hauteur — utiliser une visseuse électrique. Si effort latéral inévitable, redescendre et fixer l'échafaudage au mur.
Marc emprunte un mini-échafaudage plus haut : hauteur 6 m, base inchangée 0,80 m, ensemble 105 kg + CdG à 4 m. Recalculer Fmax. Conclure sur l'effet de la hauteur.
MP = 1 050 × 0,40 = 420 N·m (inchangé).
MF = F × 6 (la force est appliquée à 6 m maintenant).
Fmax = 420 / 6 = 70 N (au lieu de 105 N).
Réduction de 33 % de la stabilité simplement en passant de 4 m à 6 m de hauteur. La hauteur amplifie les risques au carré (Mₚ × h non, mais Fmax ∝ 1/h).
D'où la règle des 3:1 : la hauteur d'un échafaudage roulant ne doit pas dépasser 3 fois sa demi-largeur de base. Ici 6 m / 0,40 m = 15 → bien au-dessus de 3, échafaudage instable, à proscrire sans stabilisation supplémentaire.
📚 Cette activité s'appuie sur §3 (Équilibre en rotation) et §5 (Centre de gravité et basculement) de la leçon Ch06.