Interactions entre objets : La Force - 2nd L
I. Interaction entre objets.
Une interaction implique que deux objets exercent une action l'un sur l'autre.
Il existe deux formes d'interactions ou d'actions mécaniques :
l'interaction de contact et l'interaction à distance
1. Interaction de contact
Une action est dite de contact si le point d'application se situe au point de contact entre les deux les objets
2. Interaction à distance
Elle correspond à une force qui s'exerce entre deux objets séparés par une distance
II. La force
1. Observations
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
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
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
2. 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. Caractéristiques et représentation.
3.1. Les caractéristiques d'une force
Les caractéristiques de cette force sont :
− Le point d'application :
C'est le point sur lequel la force exercice
La direction
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
La valeur ou 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
fig315
fig316
3.2. 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
fig317
4. Exemples de forces
4.1. Forces de contact et forces à distance
4.1.1. Forces de contact
Elles se manifestent lorsqu'un corps est contact avec un autre corps
4.1.1. 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.
fig318
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
fig319
T=K|10−1| Avec k : constante de raideur du ressort en newtons (N) ;
l : allongement du ressort et 10 longueur à vide du ressort en mètres (m)
4.1.2. Les réactions
Dans le cas d'un objet posé sur un support, le support exerce une force sur l'objet (la réaction du support
fig320
fig321
fig322
fig323
4.1.2. 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
fig324
fig325
fig326
4. 2. Forces localisées et forces réparties
4.2.1. 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
4.2.2. 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. Le principe des interactions
1. Observation
fig327
Le livre exerce une force →FL/T sur la table appelée action
La table réagit en exerçant une force →FT/L sur le livre appelée réaction
2. Énoncé du principe
Lorsqu'un solide S1 est en interaction avec un solide S2, la force →F1 exercée par le solide S1sur le solide S2 (action) est égale à l'opposé de la force →F2 exercée par le solide S2 sur le solide S1 (réaction) Les deux forces →F1 et →F2 ont la même droite d'action
→F1=−→F2ou→F1+→F2=0
Ajouter un commentaire