Mécanique · Première Bac Pro
Un levier, deux forces : explore les moments et l’équilibre en rotation.
Une menuisière agenceuse étudie sur une maquette comment soulever une pièce de bois. La pièce appuie à gauche, la main pousse à droite. Cherche l’équilibre juste avant le soulèvement.
Pour débuter, choisis le défi guidé.
Choisis le défi guidé, le tableau de l'activité ou l'exploration libre.
Le levier est maintenu horizontal avant l’essai.
À ton avis, quel côté va descendre ?
Les flèches représentent les actions de la pièce et de la main. Leur longueur n’est pas proportionnelle à la force.
Choisis un parcours pour activer les réglages.
F : force en newtons (N).
d : distance au pivot en mètres (m).
Les flèches indiquent la direction et le sens des forces ; leurs longueurs ne sont pas à l’échelle. Lis les intensités dans la légende. Le dessin s’incline pour indiquer le sens du basculement. L’angle et la vitesse de l’animation ne sont pas des mesures physiques. Les moments sont calculés dans la position horizontale de référence.
Les distances d sont mesurées du pivot au point d’application, le long du levier. Quand le levier est horizontal, elles sont aussi les bras de levier. Les dimensions et les forces sont des données pédagogiques de la maquette.
Moment d'une force : \(\quad M = F \times d \quad\) (en N·m)
À l’équilibre : \(\sum M = 0\). Avec F₁ et F₂ : \(M_1 = M_2\). Avec F₃ à gauche : \(M_1 + M_3 = M_2\)
Convention : le sens antihoraire (gauche qui descend) est positif ; le sens horaire est négatif. M₁, M₂ et M₃ ci-dessous sont les valeurs positives des moments de chaque force.
Bras de levier : distance perpendiculaire entre l'axe et la droite d'action de la force. À l'horizontale, une force deux fois plus petite peut produire le même moment si elle agit deux fois plus loin.
Levier rigide, poids du levier négligé, pivot fixe sans frottement. Le pivot exerce une réaction : sa droite d'action passe par l'axe, donc son moment est nul. Les forces appliquées restent verticales. Déplacer le pivot conserve ici les distances d choisies tant qu'elles restent possibles : les points d’application se déplacent donc aussi sur le levier. Les distances sont réduites si une extrémité est atteinte.
La somme des moments est nulle à l'équilibre ; sinon, elle donne le sens de la rotation à partir de l'horizontale. Le modèle ne simule pas la dynamique réelle du levier. Le choix d’un outil et la manutention réelle demandent aussi de vérifier la résistance, les appuis et la stabilité de la pièce. Ce modèle n’est pas un protocole de manutention.
Contexte pédagogique de fabrication d'agencement, en lien avec le référentiel du technicien menuisier agenceur. Notions : moment d'une force et équilibre autour d'un axe fixe, programme de Première Bac Pro.