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Généralités sur les forces - 2nd S

Classe:

Seconde

I. Les effets d'une force

1. Les effets dynamiques d'une force

Au cours d'un match de football entre deux équipes $A$ et $B$, un joueur de l'équipe de $A$ tire un coup franc.

Le gardien de but de l'équipe $B$ peut, soit arrêter la balle, soit la dévier.

Le joueur met ainsi en mouvement et le gardien de but modifie ce mouvement.

Tous les deux ont exercé une action mécanique sur la balle.

2. Les effets statiques d'une force

Un objet accroché à un ressort le déforme.

Le ressort, quant à lui, maintient l'objet au repos.

Le ressort exercice une action mécanique sur l'objet.

Il en va de même de l'objet sur le ressort.

Remarque :

La déformation peut ne pas être visible.

C'est le cas, par exemple, d'un livre posé sur la table.

3. Notion de force

Nous attribuerons tous les effets observés lors des situations précédentes, effets dynamiques et effets statiques à la même cause.

Cette cause commune est appelée force.

3.1. Définition

Une force est toute cause capable :

$-\ $ de mettre un corps en mouvement ou de modifier le mouvement d'un corps (effets dynamiques)

$-\ $ de déformer un corps ou de le maintenir au repos (effets statiques)

3.2. Les caractéristiques et représentations d'une force

3.2.1. Les caractéristiques d'une force

On peut déterminer les caractéristiques d'une force en étudiant les effets qu'elle produit.

Les quatre caractéristiques d'une force sont :

$-\ $ Point d'application : C'est le point sur lequel la force exercice.

$-\ $ La direction ou la droite d'action : C'est la droite suivant laquelle la force agit

$-\ $ Le sens : Le sens d'une force est le sens de déplacement que cette force tend à produire.

$-\ $ L'intensité : C'est la grandeur de la force.

L'intensité ou la norme est d'autant plus grande que ses effets sur le déplacement ou la déformation d'un corps sont plus importants.

Dans le Système International, l'unité de la force est le newton $($symbole : $N)$

L'intensité de la force se mesure à l'aide d'un appareil appelé dynamomètre.

Il existe deux de dynamomètres : un dynamomètre simple et un dynamomètre circulaire.

Dynamomètre simple et symbole

Dynamomètre circulaire avec support magnétique et symbole

3.2.2. Représentation d'une force

Les caractéristiques d'une force sont celles d'un vecteur : la force est une grandeur vectorielle.

Exemple :

représentation d'une force

II. Exemples de forces

1. Forces de contact et forces à distance

1.1. Forces de contact

Elles se manifestent lorsqu'un corps est contact avec un autre corps

1.1.1. Les tensions

C'est la force exercée par ce fil sur un solide accroché à l'une de ses extrémités.

$-\ $Point d'application : point d'attache

$-\ $Direction : celle du fil tendu.

$-\ $Sens : du point d'attache vers le fil

$-\ $Intensité : égale à celle de la force exercée par l'objet accroché sur le fil.

C'est la force exercée par ce ressort sur un solide accroché à l'une de ses extrémités.

$-\ $Point d'application : point d'attache

$-\ $Direction : celle du ressort tendu.

$-\ $Sens : du point d'attache vers le ressort

$-\ $Intensité : égale à celle de la force exercée par l'objet accroché sur le ressort.

$T=k\left|l_{0}-l\right|$ Avec $k$ : constante de raideur du ressort en newtons $(N)$ ; $l$ : allongement du ressort et $l_{0}$ longueur à vide du ressort en mètres $(m).$

1.1.2. Les réactions

Dans le cas d'un objet posé sur un support, le support exerce une force sur l'objet (la réaction du support).

1.2. Forces de contact

On appelle forces à distances des forces qui exercent entre objets séparés par une distance.

Exemples :

les forces de gravitation, les forces magnétiques, les forces électriques

2. Forces localisées et forces réparties

2.1. Forces localisées

Une force est localisée sur un corps qu'on connait la position exacte à partir de laquelle elle exerce.

Exemples :

les tensions, la réaction d'un crochet

2.2. Forces réparties

Une force est dite répartie si elle n'agit pas en un point, mais sur une surface.

Exemples :

l'action du vent sur la voile d'un bateau ; ou celle de la Terre sur un corps (elle s'exerce sur toutes les parties du corps).

Remarque :

Il est souvent possible de remplacer une force répartie par une force localisée ayant le même effet.

III. Principe d'interaction

1. Interaction entre deux solides

Le livre exerce une force sur la table appelée action.

La table réagit en exerçant une force sur le livre appelée réaction.

2. Énoncé

Lorsqu'un solide $S_{1}$ est en interaction avec un solide $S_{2}$, la force exercée par le solide $S_{1}$ sur le solide $S_{2}$ (action) est égale à l'opposée de la force exercée par le solide $S_{2}$ sur le solide $S_{1}$ (réaction).

Les deux forces $\overrightarrow{F_{1}}$ et $\overrightarrow{F_{2}}$ ont la même droite d'action.

$$\overrightarrow{F_{1}}=-\overrightarrow{F_{2}}\quad\text{ ou }\quad\overrightarrow{F_{1}}+\overrightarrow{F_{2}}=0$$

IV. Forces intérieures et forces extérieures

1. Le système

Un système est un corps ou un ensemble de corps sur lequel porte l'étude.

Tout ce qui n'appartient pas au système est appelé milieu extérieur.

2. Forces extérieures

Les forces extérieures sont des forces exercées par l'extérieur sur le système.

Exemple :

Un camion $(C)$ tire une remorque $(R)$ par l'intermédiaire d'un câble

$\overrightarrow{F}$ : la force motrice exercée sur le camion

$\overrightarrow{T_{1}}$ : la force exercée par la remorque sur le camion

$\overrightarrow{T_{2}}$ : la force exercée par le camion sur la remorque

Si on considère la remorque comme système : $\overrightarrow{T_{2}}$ est une force extérieure

De même, en considérant le camion comme système : $\overrightarrow{F}$ et $\overrightarrow{T_{1}}$ sont des forces extérieures

3. Forces intérieures

Les forces intérieures sont des forces sur une partie du système sur une autre partie du système.

En considérant le système constitué du camion et de la remorque, $\overrightarrow{T_{1}}$ et $\overrightarrow{T_{2}}$ sont des forces intérieures.

Auteur:

Sidy Mouhamed Ndiaye

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Anonyme (non vérifié)

mar, 10/13/2020 - 04:54

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I. Les effets d'une force

1. Les effets dynamiques d'une force

2. Les effets statiques d'une force

Remarque :

3. Notion de force

3.1. Définition

3.2. Les caractéristiques et représentations d'une force

3.2.1. Les caractéristiques d'une force

3.2.2. Représentation d'une force

Exemple :

II. Exemples de forces

1. Forces de contact et forces à distance

1.1. Forces de contact

1.1.1. Les tensions

1.1.2. Les réactions

1.2. Forces de contact

Exemples :

2. Forces localisées et forces réparties

2.1. Forces localisées

Exemples :

2.2. Forces réparties

Exemples :

Remarque :

III. Principe d'interaction

1. Interaction entre deux solides

2. Énoncé

IV. Forces intérieures et forces extérieures

1. Le système

2. Forces extérieures

Exemple :

3. Forces intérieures

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