Definitions
Force
Une force est une interaction physique qui tend à modifier l'état de repos ou de mouvement d'un objet, ou à déformer un objet.
Vecteur
Un vecteur est une quantité qui possède à la fois une magnitude (norme) et une direction.
Point d'application
Le point d'application est le point précis sur un objet où une force est exercée.
Direction et sens
La direction d'une force est la ligne le long de laquelle elle agit, et le sens est l'orientation de la force sur cette ligne.
Norme d'un vecteur
La norme d'un vecteur est la taille ou l'intensité de la force représentée par le vecteur.
Représentation vectorielle des forces
Pour représenter une force, on utilise un vecteur. Ce vecteur est défini par un point d'application, une direction, un sens et une norme. Ces éléments permettent de représenter la force de manière précise, facilitant ainsi le calcul des effets que cette force peut produire sur les objets, notamment dans les capsules numériques C0 et C1, et TP 11.
Les forces usuelles
La réaction
La réaction est une force exercée par une surface sur un objet en contact avec elle. Par exemple, lorsqu'un livre repose sur une table, la table exerce une force de réaction vers le haut sur le livre.
La tension
La tension est une force transmise à travers un fil, une corde ou un câble lorsqu'ils sont tirés par des forces agissant à leurs extrémités.
Le frottement
Le frottement est une force qui s'oppose au mouvement relatif de deux surfaces en contact. Il peut être bénéfique, comme le frottement entre les pneus de voiture et la route qui permet l'adhérence, ou nuisible, s'il ralentit un objet en mouvement.
Le poids
Le poids est la force exercée par la gravité sur un objet. Il se calcule par la formule P = m * g, où m est la masse de l'objet et g est l'accélération due à la gravité.
Bilan des forces
Réaliser un bilan des forces consiste à identifier toutes les forces agissant sur un objet ou un système et à s'assurer qu'elles se compensent si le système est à l'équilibre, ou qu'elles expliquent le mouvement observé sinon.
Forces gravitationnelles
La force gravitationnelle est une force attractive qui agit entre deux masses. Elle est donnée par la loi de la gravitation universelle de Newton : F = G * (m1 * m2) / r², où F est la force de gravitation, G est la constante gravitationnelle, m1 et m2 sont les masses des objets, et r est la distance entre eux.
Principe des actions réciproques
Le principe des actions réciproques, souvent qualifié de troisième loi de Newton, stipule que pour toute force exercée par un objet A sur un objet B, il existe une force de même amplitude mais de sens opposé exercée par l'objet B sur l'objet A. Cela s'exprime par les interactions, telles que celle entre la Lune et la Terre, où chaque corps exerce une force d'attraction sur l'autre.
Principe d'inertie
Le principe d'inertie, ou première loi de Newton, affirme qu'un objet reste au repos ou en mouvement uniforme en ligne droite à moins qu'une force externe agisse sur lui. La contraposée de ce principe est que si un objet n'est pas en mouvement rectiligne uniforme, alors il subit une force externe, comme dans le cas de la chute libre. En TP 11 et avec un programme Python, on peut représenter ces vecteurs en traçant les forces appliquées aux objets.
To remember :
Les forces sont des interactions essentielles qui gouvernent le mouvement des objets. Elles peuvent être représentées par des vecteurs dotés d'un point d'application, d'une direction, d'un sens et d'une norme. Les forces usuelles comprennent la réaction, la tension, le frottement et le poids. La compréhension des bilans des forces, des forces gravitationnelles et des principes d'action réciproque et d'inertie permet de prévoir et d'expliquer les mouvements. Enfin, l'utilisation de la méthode vectorielle est cruciale pour visualiser les forces dans des contextes pratiques tels que ceux abordés dans les capsules numériques et en TP.
