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Pendule simple en TikZ — masse, fil, vecteurs poids et tension, angle

Sarmate sarmate_examples 2026-05-03 0 14

Schéma d'un pendule simple avec : plafond hachuré, point d'attache, fil de longueur ℓ, masse représentée par une boule 3D, angle θ avec la verticale (arc rouge), vecteur poids P en bleu (vers le bas), vecteur tension T en vert (le long du fil). Légende explicative encadrée. Utilisable en cours de physique de Première (mécanique) ou Terminale.

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\documentclass[border=10pt]{standalone}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{calc, decorations.pathmorphing}

\begin{document}
\begin{tikzpicture}[
  >=stealth, scale=1.2, font=\small,
  ceiling/.style={pattern=north east lines, draw}
]
  % Plafond
  \draw[ceiling] (-2.5, 0) rectangle (2.5, 0.3);
  \draw[thick] (-2.5, 0) -- (2.5, 0);

  % Point d'attache
  \filldraw (0, 0) circle (1.5pt);

  % Verticale (référence)
  \draw[gray!50, dashed] (0, 0) -- (0, -4);

  % Fil
  \def\angle{30}
  \coordinate (M) at ({4*sin(\angle)}, {-4*cos(\angle)});
  \draw[thick] (0, 0) -- (M);

  % Masse (boule pleine)
  \filldraw[ball color=gray!60] (M) circle (8pt);

  % Arc d'angle θ
  \draw[->, thick, red] (0, -1.2) arc (-90:-60:1.2);
  \node[red] at (-0.20, -1.55) {$\theta$};

  % Vecteurs forces
  % Poids (vertical vers le bas)
  \draw[->, very thick, blue] (M) -- ($(M) + (0, -1.5)$);
  \node[blue] at ($(M) + (0.4, -0.95)$) {$\vec{P} = m\vec{g}$};

  % Tension (du fil vers le point d'attache)
  \draw[->, very thick, green!60!black] (M) -- ($(M) + ({-sin(\angle)*1.5}, {cos(\angle)*1.5})$);
  \node[green!60!black] at ($(M) + (-0.95, 0.6)$) {$\vec{T}$};

  % Longueur
  \draw[<->, gray] (1.05, 0) -- ({4*sin(\angle) + 0.25}, {-4*cos(\angle) + 0.4});
  \node[gray] at (1.65, -1.7) {$\ell$};

  % Légende (placée en bas, hors zone du pendule)
  \node[anchor=north west, align=left, font=\footnotesize, draw=gray!50, fill=gray!5,
        inner sep=4pt] at (-2.5, -4.8) {%
    Pendule simple :\\
    masse $m$, fil de longueur $\ell$,\\
    angle $\theta$ avec la verticale.
  };

\end{tikzpicture}
\end{document}
Cet exemple est sous licence CC‑BY‑4.0. Vous pouvez le copier, le modifier et le redistribuer en citant l'auteur (Sarmate sarmate_examples).