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RAAI Formation
Statique · cours 1 sur 3 · 14 min de lecture

PFS graphique — 2 et 3 forces

Appliquer le Principe Fondamental de la Statique graphiquement : solide soumis à 2 forces, à 3 forces, et construction du dynamique fermé.

Élève : se tester sur ce chapitre ↓

1. Le PFS

Un solide en équilibre vérifie : somme des forces nulle et somme des moments nulle. En 2D, la version graphique suffit pour résoudre la plupart des problèmes.

2. Solide soumis à 2 forces

Les deux forces ont même norme, même direction — la droite (AB) reliant leurs points d'application — et sont de sens contraires. C'est le cas d'un tirant ou d'une biellette.

3. Solide soumis à 3 forces

Les trois forces sont concourantes en un point I et forment un dynamique fermé : le triangle obtenu en mettant les vecteurs bout à bout. Dynamique fermé = somme des forces nulle.

4. Méthode de construction en 5 étapes

  1. 1.Tracer les directions connues et trouver le point de concours I.
  2. 2.Tracer la direction inconnue à l’aide de I.
  3. 3.Tracer à l’échelle la force complètement connue (ex. 10 mm = 5 000 N).
  4. 4.Tracer les directions des efforts restants à chaque extrémité.
  5. 5.Orienter les efforts pour fermer le dynamique, puis mesurer.

Exemple de la fiche : une toiture de quai RER (masse 1 000 kg, g = 10 m/s²) est suspendue par un tirant (2) accroché en A et articulée en B. Le tirant, soumis à 2 forces, impose la direction (AC) ; la toiture, soumise à 3 forces (poids, tirant, articulation), se résout au dynamique fermé.

Extrait du classeur — la construction graphique en 5 étapes

  1. 1Tracer les directions connues et déterminer le point de concours I.
  2. 2Tracer la direction inconnue : elle passe forcément par I (les 3 forces sont concourantes).
  3. 3Tracer à l’échelle la force complètement connue (ex. le poids : 10 mm = 5 000 N).
  4. 4Tracer les directions des efforts restants, une à chaque extrémité de la force connue.
  5. 5Orienter les efforts pour fermer le dynamique, puis mesurer les normes à l’échelle.
Le problème du classeur — abri de RER : toiture 1 de 1 000 kg (g = 10 m/s² → poids 10 000 N) suspendue par un tirant 2. On isole d’abord le tirant 2 (2 forces : même norme, même direction (AC), sens contraires), puis la toiture 1 (3 forces : poids connu + direction (AC) transmise par actions réciproques + inconnue en B, concourantes en I, dynamique fermé). C’est exactement l’exercice de la partie Exercice.

En images

Schéma : statique graphique sur une potence — poids en G, tension du tirant, action du poteau, trois lignes d’action concourantes et dynamique fermé

5. Pour aller plus loin

À retenir
  • 2 forces : même norme, même droite d’action, sens contraires.
  • 3 forces : concourantes en I + dynamique fermé.
  • Toujours commencer par isoler le solide et faire le bilan des actions (BAME).

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5 questions corrigées, chacune avec son explication. Les trois premières se font tout de suite, sans compte ; la suite, avec une classe abonnée ou un compte personnel.

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