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Les forces

Aspects dynamiques et statiques d’une force

La force se définit par ses effets:

  • Effet dynamique: C’est toutes causes capables de mettre un corps en mouvement.
  • Effet statique: C’est toutes causes capables de déformer un corps.

Caractéristique d’une force

La force est une grandeur vectorielle, elle a les caractéristiques d’un vecteur.

  • Le point d’application: C’est le point où elle est exercée.
  • La direction: C’est la droite d’action de la force.
  • Le sens: Il indique le sens de l’action.
  • L’intensité: Elle est mesurable. L’appareil de mesure des forces est le dynamomètre. Son unité est le Newton (N)

Représentation d’une force

Comme un vecteur, on représente une force par une flèche

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Comme un vecteur les forces vérifient les lois d’additivités.

Projection sur les axes d’un repère orthonormé

(O,I,J) est un repère d’axe (Ox) et (O,y).

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Quelles sont les composantes ou coordonnées du vecteur force F sur les axes (ox) et (oy). Ses composantes sont Fx et Fy.

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On peut trouver les composantes et la norme du vecteur

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Etude de quelques forces

Poids d’un corps

Le poids d’un corps est la force d’attraction qu’exerce la terre sur tous les corps. Le poids d’un corps est une grandeur mesurable. On le mesure à l’aide d’un dynamomètre, sont unité est le Newton (N).
Caractéristiques du poids:

  • Point d’application: C’est le centre de gravité du corps.
  • Sa direction: toujours verticale.
  • Le sens: toujours du haut vers le bas.
  • L’intensité: elle s’exprime en N

Masse d’un corps

La masse d’un corps est une grandeur scalaire qui définit la quantité de matière que renferme se corps. Elle est mesurable à l’aide d’une balance. L’unité de mesure de la masse est le Kg.

Relation entre poids et masse

La masse est une grandeur scalaire alors que le poids est une grandeur vectorielle. Il existe une relation entre le poids et la masse P=m.g
g est le vecteur accélération de l’apesanteur. g s’exprime en N/Kg. b varie avec le lieu c’est-à-dire en altitude et en latitude. La masse est invariable quelque soit le lieu, et quelque soit la transformation physique. Le poids P varie avec le lieu.

Centre d’inertie d’un corps

On appelle aussi centre de masse.
Soient m1; m2; … mn
Masse élémentaire placées aux points M1, M2, … Mn
Le barycentre des points M1; M2; … Mn affectés des masses m1, m2, … mn est le point G tel que

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O est l’origine du repère.


Relation entre force appliquée allongement d’un ressort

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Le ressort est caractérisé par sa longueur avide l0 et sa constante de raideur k. On lui accroche une masse m, il s’allonge de Dl=l-l0. La force appliquée est proportionnelle à l’allongement. On a:

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La masse volumique

La masse volumique d’un corps notée Þ est le rapport de la masse du corps à son volume, on a:
Þ = m/V, avec :

  • m en Kg
  • V en m3
  • Þ en Kg/m3

La densité d’un corps

Pour les liquides et les solides, elle se mesure par rapport à l’eau. C’est la masse d’un volume de corps sur la masse d’un même volume d’eau.
d = masse de V corps / masse de V eau = Þcorpseau
Þeau = 1.000 Kg/m3
Pour un gaz, elle est égale à la masse d’un volume V0 de gaz sur la masse d’un volume V0 d’air. Elle se mesure par rapport à l’air.
d = Þgaz.V0air.V0 = M/29
M est la masse molaire du gaz. La densité est une grandeur sans unité.


Poussé d’Archimède

Mise en évidence

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L’inverse du corps C provoque un déplacement du liquide dans le récipient, c’est ainsi que la hauteur du liquide passe de h à h’. Le volume de liquide déplacé est:

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Son poids P’=ÞeVcg
Le poids du liquide déplacé est égal à la force de poussée. On la note II=P’=ÞeVcg. C’est la force qu’exerce le liquide sur le corps C.
Caractéristiques de la force de poussée:

  • Direction: elle est verticale.
  • Sens: de bas en haut.
  • Point d’application: C’est le centre de poussée situé sur la verticale contenant le centre de gravité du liquide déplacé.
  • Son intensité: elle est égale au poids du liquide déplacé.

Si P>II le corps descend.
Si P<II le corps remonte en surface.
Si P=II le corps est en équilibre.

Corps partiellement immergé

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La force de tension du ressort est donnée par:

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Soit V le volume du cylindre et V’ le volume de la partie immergée. La force de poussée a pour intensité II=ÞeV’cg.
Soit Þc la masse volumique du cylindre. Le poids du cylindre est P=ÞcV.g
Le poids apparent Pa=P-II=T2=KDl2

1 décembre 2021
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