Chapitre 6 – Forces et équilibre | 2nde Bac Pro (famille bâtiment) | Physique – Chimie | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 15 août 2026, 13:30
Léa, technicienne d'un bureau d'études du bâtiment, étudie un bloc de mur en béton qui vient d'être posé sur une dalle. Pour vérifier que tout est correct, elle doit d'abord identifier les forces qui s'exercent sur ce bloc et s'assurer qu'il est bien en équilibre.
Le bloc, immobile sur le sol, est soumis à deux forces verticales : son poids \(\vec{P}\) (vers le bas, appliqué au centre de gravité) et la réaction du sol \(\vec{R}\) (vers le haut).
Les deux flèches sont sur la même droite verticale, ont la même longueur (même valeur) et des sens opposés.
Cite les deux forces qui s'exercent sur le bloc de mur immobile. Pour chacune, précise quel objet l'exerce, sa direction et son sens.
Le poids \(\vec{P}\) : exercé par la Terre, direction verticale, sens vers le bas (appliqué au centre de gravité du bloc).
La réaction du sol \(\vec{R}\) : exercée par la dalle (le sol), direction verticale, sens vers le haut.
Calcule le poids P du bloc de mur (P = m × g, avec m = 1 200 kg et g = 9,81 N/kg).
\(P = m \times g = 1\,200 \times 9{,}81 = \mathbf{11\,772\ N}\), soit environ \(\mathbf{11{,}8\ kN}\).
Le bloc est immobile, donc en équilibre. En déduis la valeur de la réaction du sol R. Justifie.
Le bloc est en équilibre sous deux forces : \(\vec{P} + \vec{R} = \vec{0}\), donc \(R = P\).
\(R = \mathbf{11\,772\ N} \approx 11{,}8\ kN\). La réaction du sol a la même valeur que le poids.
Vérifie que la condition d'équilibre de deux forces est bien respectée : compare \(\vec{P}\) et \(\vec{R}\) (droite d'action, valeur, sens).
Les deux forces sont :
• sur la même droite d'action (la verticale passant par le centre de gravité) ;
• de même valeur (P = R = 11 772 N) ;
• de sens opposés (P vers le bas, R vers le haut).
La condition d'équilibre est respectée : \(\vec{P} + \vec{R} = \vec{0}\). Le bloc reste immobile.
Sur le schéma du Document 1, pourquoi a-t-on dessiné les deux flèches \(\vec{P}\) et \(\vec{R}\) avec exactement la même longueur ?
Parce que la longueur d'un vecteur force est proportionnelle à sa valeur (échelle). Comme \(P = R\), les deux flèches doivent avoir la même longueur. Si l'une était plus longue que l'autre, le bloc ne serait pas en équilibre.
Un autre bloc, plus petit, a une masse m' = 800 kg. Calcule son poids P', puis donne la valeur de la réaction du sol R' qui s'exerce sur lui.
\(P' = 800 \times 9{,}81 = \mathbf{7\,848\ N} \approx 7{,}8\ kN\).
Le bloc est en équilibre, donc \(R' = P' = \mathbf{7\,848\ N}\). Plus le bloc est léger, plus la réaction du sol est faible.
De façon qualitative : le bloc de mur est haut et étroit. S'il penche un peu, son centre de gravité se déplace. À quelle condition simple le bloc risque-t-il de basculer au lieu de rester en équilibre ?
Tant que la verticale passant par le centre de gravité tombe à l'intérieur de la base d'appui du bloc, le poids et la réaction restent alignés et le bloc reste en équilibre. Si le bloc penche assez pour que cette verticale sorte de la base, le poids n'est plus compensé au-dessus de l'appui : le bloc bascule. C'est pourquoi un bloc large et bas est plus stable qu'un bloc haut et étroit.
Rédige la note de Léa au chef de chantier : les forces sur le bloc, le poids calculé, la réaction du sol et la conclusion sur l'équilibre.
« Le bloc de mur (masse 1 200 kg) est soumis à deux forces verticales : son poids P = 1 200 × 9,81 ≈ 11 772 N (environ 11,8 kN), dirigé vers le bas, et la réaction du sol R, dirigée vers le haut. Le bloc étant immobile, il est en équilibre : ces deux forces sont sur la même droite, de sens opposés et de même valeur, donc R = P ≈ 11 772 N. La condition d'équilibre est respectée. Pour garantir la stabilité, veiller à ce que le bloc reste bien d'aplomb sur sa base. »
On empile un second bloc identique (1 200 kg) sur le premier. Quelle est alors la valeur de la réaction du sol qui s'exerce sur le bloc du bas ?
Le sol doit maintenant équilibrer le poids des deux blocs : \(P_{\text{total}} = 2 \times 11\,772 = 23\,544\ N\). Le bloc du bas étant en équilibre, la réaction du sol vaut \(R = \mathbf{23\,544\ N} \approx 23{,}5\ kN\).
Réponse à la problématique : sur le bloc immobile s'exercent deux forces verticales — le poids \(\vec{P}\) (vers le bas) et la réaction du sol \(\vec{R}\) (vers le haut). Le bloc est en équilibre car ces deux forces sont sur la même droite, de même valeur et de sens opposés.
📚 Cette activité s'appuie sur les forces et l'équilibre (leçon Ch06).