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Réponse:
Pour répondre à vos questions, analysons le fonctionnement de la suspension d'un véhicule en prenant en compte les données fournies :
1. [APP] Le ressort est-il comprimé ou étiré lorsque la caisse est fixée à son extrémité supérieure?
Lorsqu'une caisse est fixée à l'extrémité supérieure d'un ressort et que cette caisse est soumise à son propre poids, le ressort est comprimé. En effet, le poids de la caisse tire vers le bas, forçant le ressort à se contracter.
2. [ANA/RAI] Comment la longueur du ressort est-elle alors modifiée?
La longueur du ressort est diminuée lorsqu'il est comprimé. Initialement, le ressort a une longueur non comprimée (ou longueur libre). Sous l'effet du poids de la caisse, le ressort se compresse, réduisant ainsi sa longueur par rapport à sa longueur non comprimée.
3. [ANA/RAI] Comparer les caractéristiques de la force exercée par la caisse sur le ressort et de la force exercée par le ressort sur la caisse.
La force exercée par la caisse sur le ressort est égale au poids de la caisse (F_caisse = m * g). En réaction, selon le principe d'action-réaction de Newton, le ressort exerce une force égale en magnitude mais opposée en direction sur la caisse (F_ressort = -F_caisse). Donc, les caractéristiques sont :
Magnitude : Les forces ont la même valeur (m * g).
Direction : La force exercée par la caisse sur le ressort est dirigée vers le bas, tandis que la force exercée par le ressort sur la caisse est dirigée vers le haut.
Point d'application : La force exercée par la caisse sur le ressort s'applique à l'extrémité inférieure de la caisse, tandis que la force exercée par le ressort sur la caisse s'applique à l'extrémité supérieure de la caisse.
4. [REA] Faire le bilan des forces qui s'exercent sur la caisse dans le référentiel terrestre.
Dans le référentiel terrestre, lorsqu'une caisse est immobile (en équilibre statique), les forces agissant sur elle sont en équilibre. Ces forces sont :
Le poids de la caisse (P = m * g) : Une force verticale dirigée vers le bas.
La force de réaction du ressort (F_ressort) : Une force verticale dirigée vers le haut.
Le bilan des forces s'écrit donc :
+
=
0
P+F
r
essort=0
⋅
+
=
0
m⋅g+F
r
essort=0
=
−
⋅
F
r
essort=−m⋅g
5. [REA] Schématiser les forces qui s’exercent sur la caisse modélisée par le point G en choisissant une échelle adaptée.
Pour schématiser les forces, on modélise la caisse par un point G (centre de gravité) et on représente les forces comme suit :
Force poids (P) : Une flèche partant de G vers le bas, de longueur proportionnelle à
⋅
m⋅g.
Force du ressort (F_ressort) : Une flèche partant de G vers le haut, de même longueur que celle du poids mais opposée en direction.
Voici un schéma simplifié :
css
Copier le code
F_ressort
↑
|
G
|
↓
P
En utilisant une échelle appropriée, par exemple, 1 cm = 100 N, pour une caisse de 1095 kg, la force due au poids serait :
=
1095
kg
×
9.81
m/s
2
=
10735.95
N
P=1095kg×9.81m/s
2
=10735.95N
La longueur de la flèche représenterait donc environ 107.36 cm.