notion 4 – les forces : modéliser une action mécanique

objectif : modéliser une action

Que faut-il indiquer quand on veut étudier ou caractériser une action ?

Il faut indiquer :
– qui est l’acteur , c’est-à-dire l’objet qui agit
– qui est le receveur c’est-à-dire l’objet qui subit

Mais cela ne suffit pas car l’acteur peut agir de différentes manières sur un même objet.

Pour étudier l’action, on va donc préciser plusieurs caractéristiques en simplifiant : on dit que l’on modélise l’action par une force, c’est-à-dire que l’on représente l’action par un modèle, appelé « une force » qui imite la réalité en la simplifiant.

(de la même façon un modèle moléculaire imite une molécule (forme, atomes) mais n’est pas la réalité ou un modèle de petite voiture imite une vraie voiture mais n’est pas une vraie voiture)
On ne va donc pas utiliser le mot « action » mais le mot « force » pour décrire l’action de l’acteur sur le receveur.

Une force est notée selon le modèle suivant : Facteur / receveur

A retenir :
Une force est définie par 4 caractéristiques :
– sa direction (verticale, horizontale, oblique, droite (AB)….) : la direction est une droite.
– Son sens (vers la droite, vers le haut, vers le bas, vers le point A) : pour chaque direction, il existe deux sens.
– Son point d’application : soit l’endroit de contact entre les deux objets pour une action de contact, soit son centre de gravité pour une action à distance.
– Sa valeur (ou intensité) : elle se mesure avec un dynamomètre (appareil de mesure) et s’exprime en newton (N).

Une capsule vidéo du prof “paul Olivier” (sur sa chaine youtube, vous trouverez d’autres capsules vidéos bien faite sur le programme de physique.)

un exercice interactif pour vérifier qu’on a retenu le cours

Comment représenter une force sur un schéma?

Sur un schéma, on va représenter une force par un une flèche dont :
– le point de départ est le point d’application de la force.
– Le trait se trace sur la droite représentant la direction de la force
– le sens de la flèche correspond au sens de la force
– la longueur du trait de la flèche est proportionnelle à la valeur de la force (selon une échelle donnée ou choisie du type 1 cm ↔ 5 N)

Si on reprend les exemples du bonhomme et de la planche, on va représenter chaque action par une force comme indiquée dans le tableau.

L’attribut alt de cette image est vide, son nom de fichier est recapitulatif-représentation-force-1024x545.png.

Un exercice sur la lecture d’un schéma (cliquer sur les flèches rouges pour agrandir l’exercice)

Un exercice pour s’entraîner sur la longueur des flèches représentant une force (cliquer sur les flèches rouges pour agrandir l’exercice)

Cas particulier d’un système soumis à deux forces

un objet est en équilibre quand il est soumis à plusieurs forces s’il est immobile ou s’il continue son mouvement de manière rectiligne uniforme (en ligne droite, sans changer de vitesse).

Un objet soumis à 2 forces est en équilibre si ces 2 forces :
– ont la même valeur (en newton).
– ont la même direction (flèches sur la même droite)
– sont de sens opposés.

Situation A : équilibre car les 2 forces ont la même valeur, la même direction et sont de sens opposés –> l’objet est immobile (ou continue son mouvement rectiligne uniforme)

Situation B : les 2 forces ont la même valeur, sont de sens opposés mais n’ont pas la même direction donc l’objet n’est pas en équilibre –> l’objet tourne (mouvement non rectiligne uniforme)

Situation C : les 2 forces ont même direction et sont de sens opposés mais elles n’ont pas la même valeur donc l’objet n’est pas en équilibre –> l’objet va tomber ou s’enfoncer dans la surface dessinée.

Un exercice pour s’entraîner sur l’effet de deux forces sur un système (cliquer sur les flèches rouges pour agrandir l’exercice)

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