Chapitre 6 – Forces et équilibre | 2nde Bac Pro (famille bâtiment) | Physique – Chimie | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 15 juin 2026
Léa, technicienne d'un bureau d'études du bâtiment, vérifie qu'un mur en parpaings n'exerce pas une pression trop forte sur le sol. Si la pression dépasse ce que le sol supporte, le mur s'enfonce ou se fissure.
Calcule le poids du tronçon de mur (P = m × g).
\(P = 3\,000 \times 10 = \mathbf{30\,000\ N}\) (30 kN).
Calcule la pression exercée sur le sol par la semelle (p = F / S, avec S = 1,5 m²).
\(p = \dfrac{30\,000}{1{,}5} = \mathbf{20\,000\ Pa}\) (20 kPa).
Le sol supporte 200 000 Pa. La fondation est-elle correctement dimensionnée ?
20 000 Pa < 200 000 Pa : la pression est bien inférieure à la limite → la fondation tient largement.
Dans la simulation, garde la force et réduis la surface d'appui. Que devient la pression ? Conclus pour une fondation trop étroite.
Quand la surface diminue, la pression augmente (p = F/S). Une fondation trop étroite concentre le poids sur peu de surface : le sol risque de céder.
Si on réduit la semelle à S = 0,5 m², calcule la nouvelle pression. Le sol tient-il encore ?
\(p = 30\,000 / 0{,}5 = 60\,000\) Pa. C'est toujours < 200 000 Pa, donc ça tient — mais la marge est plus faible.
Pourquoi élargit-on la base des fondations (semelle) sous un mur porteur ? Pourquoi les skis ou les raquettes utilisent-ils la même idée ?
Élargir la semelle augmente la surface S → diminue la pression sur le sol (p = F/S), donc évite l'enfoncement. Skis et raquettes répartissent le poids sur une grande surface pour ne pas s'enfoncer dans la neige : même principe.
Convertis la pression de 20 000 Pa en kilopascals (kPa). Rappel : 1 kPa = 1 000 Pa.
\(20\,000\ \text{Pa} = \mathbf{20\ kPa}\).
Rédige la note de Léa au chef de chantier : poids du mur, pression, conclusion sur la fondation.
« Le tronçon de mur (3 000 kg) exerce un poids de 30 000 N. Réparti sur la semelle de 1,5 m², cela donne une pression de 20 000 Pa (20 kPa) sur le sol, très inférieure à la limite admissible de 200 kPa. La fondation est correctement dimensionnée. Réduire la semelle augmenterait la pression : conserver au minimum 1,5 m². »
Quelle surface minimale de semelle faut-il pour rester juste sous 200 000 Pa avec un poids de 30 000 N ?
\(S = F / p = 30\,000 / 200\,000 = \mathbf{0{,}15\ m^2}\) minimum. En pratique on prend bien plus large pour la sécurité.
Réponse à la problématique : on élargit la semelle pour augmenter la surface d'appui et réduire la pression sur le sol (p = F/S). On vérifie que cette pression reste sous la limite que le sol supporte.
📚 Cette activité s'appuie sur les forces et l'équilibre (leçon Ch06).