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Concordia University · PHYS 204

Tutorat PHYS 204 à Concordia : mécanique

Mécanique : tutorat individuel en ligne et préparation aux examens pour PHYS 204 à Concordia. Partez d’une question sur les forces ou le mouvement. Votre tuteur peut vous aider à dessiner le schéma, choisir le principe physique et construire les équations étape par étape.

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60 min en ligne : 55 $ CAD · TarifsPréparer un examenEssayer l’exemple de diagramme des forcesGuide gratuit pour PHYS 204
Cours répertorié

Aperçu du cours

PHYS 204 à Concordia introduit la mécanique par la cinématique, les lois de Newton, les principes de conservation, la rotation et le mouvement périodique.

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Approfondir une étape du raisonnement

Choisissez un atelier lorsque cette notion figure dans la matière annoncée par votre enseignant. Ces exercices originaux ne reproduisent pas un examen et ne couvrent pas tout le cours.

Relier équilibre et frottement statique

Lorsque l’équilibre des corps rigides figure dans votre matière, travaillez le diagramme des forces, les moments et la limite de frottement dans un même modèle. Ce complément ne constitue pas une révision complète du cours ni une prédiction de l’examen.

Échelle : équilibre, distance maximale et angle minimal

Notions à travailler pour PHYS 204

CinématiqueLois de NewtonStatique et dynamiqueQuantité de mouvement et énergieMouvement de rotationMouvement périodique

Difficultés fréquentes

  • Dessiner uniquement les forces agissant sur le système choisi
  • Choisir entre forces, énergie et quantité de mouvement

Forces sur un plan incliné : que change le retrait de la corde?

Un bloc de 4,0 kg4{,}0\text{ kg} repose sur un plan fixe et sans frottement, incliné à 30∘30^\circ par rapport à l’horizontale. Une corde légère parallèle au plan maintient le bloc au repos. Prenez g=9,8 m/s2g=9{,}8\text{ m/s}^2 et négligez la résistance de l’air.

Avant de calculer, tracez deux diagrammes de forces : un pour le bloc retenu par la corde et un juste après le retrait de la corde. Incluez uniquement les forces qui agissent sur le bloc. La force normale est-elle égale au poids entier? Trouvez la tension et la force normale avant le retrait, puis l’accélération juste après.

Voir un indice

Choisissez un axe parallèle au plan et un axe perpendiculaire. Le poids est vertical; il ne suit aucun de ces deux axes. Après le retrait de la corde, enlevez la tension du diagramme.

Voir la solution expliquée

1. Identifier les forces

Tant que la corde retient le bloc, trois forces agissent : le poids mgmg vers le bas, la force normale NN perpendiculaire au plan et la tension TT vers le haut du plan. La surface n’exerce aucun frottement. Le poids vaut 39,2 N39{,}2\text{ N}.

Forces avant et après le retrait de la corde: Bloc retenu par la cordeSur un plan montant vers la droite, le bloc retenu subit le poids vers le bas, la normale perpendiculaire au plan vers l’extérieur et la tension vers le haut du plan. Après le retrait, seuls le poids et la normale restent.Bloc retenu par la cordemgNT30°+y+xAxes : pointillés+x : vers le bas du planForces avant et après le retrait de la corde: Après le retraitSur un plan montant vers la droite, le bloc retenu subit le poids vers le bas, la normale perpendiculaire au plan vers l’extérieur et la tension vers le haut du plan. Après le retrait, seuls le poids et la normale restent.Après le retraitmgN30°+y+xAxes : pointillés+x : vers le bas du plan
La tension disparaît au retrait de la corde. Le poids et la normale restent; le bas du plan est le sens positif pour le calcul après le retrait. Les flèches de force sont schématiques.

2. Décomposer le poids et utiliser l’équilibre

La composante du poids vers le bas du plan vaut mgsin⁡30∘mg\sin30^\circ; celle dirigée vers la surface vaut mgcos⁡30∘mg\cos30^\circ. Choisissez le bas du plan et le sens perpendiculaire qui s’éloigne du plan comme sens positifs. Le bloc est maintenu au repos, donc les équations sont mgsin⁡30∘−T=0mg\sin30^\circ-T=0 parallèlement au plan et N−mgcos⁡30∘=0N-mg\cos30^\circ=0 perpendiculairement au plan. On obtient T=mgsin⁡30∘=19,6 N,N=mgcos⁡30∘=19,63 N.\begin{aligned}T&=mg\sin30^\circ=19{,}6\text{ N},\\N&=mg\cos30^\circ=19{,}6\sqrt3\text{ N}.\end{aligned} La normale vaut environ 34 N34\text{ N}. Elle compense seulement la composante perpendiculaire du poids.

3. Retirer la force qui disparaît

Après le retrait de la corde, la tension est nulle. En choisissant le bas du plan comme sens positif, ma=mgsin⁡30∘ma=mg\sin30^\circ, donc a=4,9 m/s2a=4{,}9\text{ m/s}^2 vers le bas du plan. L’accélération perpendiculaire reste nulle; la normale ne change donc pas tant que le bloc reste en contact avec ce plan rectiligne.

4. Vérifier le modèle

Si l’angle tendait vers zéro, l’accélération parallèle tendrait vers zéro et la normale tendrait vers mgmg. Dessiner le poids entier et ses composantes comme des forces distinctes compterait deux fois la gravité.

Réessayez sans la solution

On donne maintenant au même bloc une vitesse initiale de 2,45 m/s2{,}45\text{ m/s} vers le haut du même plan sans frottement, sans corde. La brève poussée est terminée; seuls le poids et la force de contact du plan agissent ensuite. Choisissez le haut du plan comme sens positif. Quelle est son accélération pendant la montée? Après combien de temps s’arrête-t-il momentanément?

Vérifier la nouvelle tentative

Les forces restent le poids et la normale. Avec le haut du plan comme sens positif, a=−gsin⁡30∘=−4,9 m/s2a=-g\sin30^\circ=-4{,}9\text{ m/s}^2. Le bloc monte tout en accélérant vers le bas. L’équation 0=2,45−4,9t0=2{,}45-4{,}9t donne un arrêt après 0,50 s0{,}50\text{ s}. Une vitesse nulle à cet instant ne signifie pas une accélération nulle : le bloc commence ensuite à redescendre.

Choisir la suite

Pour travailler cet exemple, votre tuteur peut dessiner avec vous les diagrammes de forces avant et après le retrait de la corde, expliquer le choix des axes et construire les équations avec leurs signes. Vous pouvez ensuite modifier l’angle du plan et essayer la même méthode avec son aide.

Se préparer à ce cours

Révisez composantes vectorielles, trigonométrie, unités et liens position–vitesse–accélération.

Conditions d’inscription

MATH 203 ou l’équivalent doit être suivi avant ou simultanément.

Consulter le catalogue officiel
Rappel sur les vecteurs

Un problème pour s’exercer

Un déplacement a des composantes de 6 mètres vers l’est et de 8 mètres vers le nord. Trouvez sa norme et sa direction, mesurée au nord de l’est.

Voir le raisonnement

Notons dd la norme du déplacement. L’est et le nord sont perpendiculaires : les composantes forment les côtés de l’angle droit. Pythagore donne d=62+82=100=10 md=\sqrt{6^2+8^2}=\sqrt{100}=10\text{ m}. Les deux composantes sont positives : la direction est dans le quadrant I. Avec la calculatrice en mode degrés, θ=arctan⁡(8/6)≈53,13∘\theta=\arctan(8/6)\approx53{,}13^\circ au nord de l’est. Additionner 6 et 8 mesurerait un trajet en deux parties, pas le déplacement direct.

Additionner des déplacements par composantes et trouver leur direction

Passer des composantes des forces à la résultante et à l’accélération

Exercices facultatifs sur les oscillations d’un ressort

Si les oscillations d’un ressort font partie de vos exercices sur le mouvement périodique, utilisez cet exemple facultatif pour relier la position et la vitesse initiales à la phase et à un premier passage futur. Vérifiez votre plan de cours actuel avant de l’ajouter à votre révision d’examen.

Comment le tutorat aide

Si vous ne savez pas comment commencer un problème de PHYS 204, votre tuteur peut vous aider à choisir l’objet ou le système à étudier et à dessiner les forces qui s’exercent sur lui. Vous pouvez ensuite décider ensemble s’il faut utiliser les lois de Newton, l’énergie ou la quantité de mouvement, puis écrire les équations étape par étape. Votre tuteur peut expliquer les signes et les composantes, vérifier le résultat avec vous et vous guider dans un problème semblable.

Préparation aux examens de PHYS 204

Mélangez mouvement, forces, énergie et quantité de mouvement. Énoncez les conditions de conservation, puis vérifiez unités et cas limite.

Utilisez le plan de votre section pour choisir les chapitres à réviser. Nous travaillons sur des exercices autorisés et des problèmes comparables, sans réaliser de travaux évalués ni d’examens à votre place.

Liens utiles pour la préparation ou la suite des études; ce ne sont pas des équivalences ni une séquence d’inscription obligatoire.

Tutorat MATH 203Calcul différentiel et intégral ITutorat MATH 204Vecteurs et matricesTutorat PHYS 205Électricité et magnétisme
Pratique autonome

Exercices gratuits et guides pour PHYS 204

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Questions sur les séances

Dans quelle langue les séances se déroulent-elles?

Les séances de tutorat sont actuellement offertes en anglais.

Nablio est un service indépendant sans affiliation avec cet établissement.

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