Physique , force

Pages: 12 (2918 mots) Publié le: 20 février 2013
Chapitre 1

Forces et interactions

§1. Notion de force
Dans la vie courante, lorsqu'on parle de force, on songe à l'effort musculaire que nous produisons pour pousser, tirer ou lancer un objet (effets dynamiques des forces). Une force peut également déformer, plier, comprimer ou allonger un objet (effets statiques des forces). La notion de force appliquée sur un corps a été élargie enphysique pour désigner toute cause ou action capable de: 1) provoquer ou modifier le mouvement (de translation ou de rotation) du corps, 2) déformer ce corps (parfois de façon imperceptible)... ou les deux à la fois. Dans le premier cas, seul l'effet sur le mouvement de translation sera étudié car les corps seront assimilés à de simples points matériels: on ne tiendra pas compte de l'extension spatialedes objets, toute la matière constituant un corps sera supposée concentrée sur le centre de gravité du corps (appelé aussi centre de masse). La deuxième définition est à considérer avec prudence. La déformation est très souvent le résultat de l'action de deux forces (opposées) appliquées sur le même corps, et non d'une seule force. La notion de force est relativement abstraite car les forces nesont pas directement observables. Nous ne percevons que leurs effets. On comprend pourquoi cette notion n'a été développée véritablement qu'au 17ème siècle.

§2. Notion d'interaction
Plutôt que de parler de l'action d'une force, on préfère souvent le terme d'interaction qui traduit mieux l'idée d'action réciproque entre deux corps. En effet, toutes les forces, quelles qu'elles soient, s'exercenttoujours par paires. Si un corps subit une force, il y a obligatoirement un autre corps qui l'exerce. Et cet autre corps subit de la part du premier une force lui aussi. C'est le principe de l'action et de la réaction qui caractérise toute interaction. En observant quelques situations simples, comme dans les exemples qui suivent, nous constatons qu'une force n'existe jamais seule: 1 - Suspendonsdeux boules de sureau, de même masse, sur une tige horizontale. Si nous chargeons la boule 1 d'électricité statique, elle  agit sur la boule 2 avec une force F 1/2 (le fil s'incline vers la gauche), mais nous constatons que la boule 1 est aussi attirée par la boule 2  avec une force F 2/1 (le fil s'incline vers la droite): l'action est réciproque !

corps 1 - - - --

corps 2



F 2/1→

F1/2

Forces et interactions

1

P. Fivat – 1DF – 2009

→ →

F2/1 F1/2

corps 1 main

→ →

Fde 1 Fde 2

 2 - Appuyons sur la table avec une force F 1, la  table résiste avec une force F 2. Afin de nous en convaincre, intercalons un ressort pour matérialiser la présence d'une force: il est impossible de comprimer le ressort (d'agir avec une force) si la table ne résistepas!

corps 2 table



Fde 1



Fde 2

3 - Plaçons maintenant le ressort horizontalement et comprimons le entre les deux mains. Quelle est la main qui agit avec la plus grande force? Cette question paraît absurde à cause de la symétrie du problème, mais dans l'exemple 2 nous avons souvent de la peine à admettre que les intensités des forces sont égales!

Dans les exemples 1 et 2,les deux corps en interaction sont dessinés. Mais dans bien des problèmes un seul corps est représenté, avec seulement les forces qu'il subit et non celles qu'il exerce. C'est le cas de l'exemple 3, ou encore de celui d'une pomme tombant vers le sol sous l'effet de la gravité.

§3. Mesure des forces
Dynamomètres On peut déterminer l'intensité d'une force F en mesurant l'allongement d d'un ressortdéformé par la force (dessin a). Unité: le Newton Symbole: [N] a) b)

0 1 2 3
4 5

Instrument de mesure : le dynamomètre Le ressort des dynamomètres utilisés au laboratoire est logé dans deux cylindres qui coulissent l'un dans l'autre (dessin b).

N

force

Un ressort est un corps élastique, c'est-à-dire qu'il reprend sa forme originale lorsque la sollicitation cesse. La force de...
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