Les forces
Quelques forces et caract´eristiques
Le poids
D´ efinition :
L’ensemble des actions dues `a l’interaction gravitationnelle sur les particules constituants un corps s’appelle lepoidsdu corps.
Caract´eristiques :
Direction : verticale
Sens : vers le centre de la Terre
Point d’application : par convention, G, centre d’inertie du solide
Intensit´e :P mg
P : poids du solide en Newton (N)
m: masse du solide en kg
g: intensit´e de la pesanteur terrestre en N.kg-1 avecgG.mT
R2T
mT : la masse de la terre (5,98.1024 kg)
RT : le rayon de la terre (6,38.106 m)
G : constante de graviation universelle (6,6742.10-11Nm2kg-2)
La r´eaction du support
D´ efinition :
Mod´elise l’ensemble des actions microscopiques qui s’exercent entre un corps et le support sur lequel il est pos´e. Ces actions ont pour origine l’interaction ´electromagn´etique.
1.Pos´e sur une support horizontal
Caract´eristiques :
Direction : verticale
Sens : vers le haut
Point d’application : A
Intensit´e : R=P (les forces se compensent)
2.Pos´e sur une support rugueux inclin´e
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Le solide est en ´equilibre donc les forces se compensent.
La r´eaction du supportÝÑR peut ˆetre d´ecompos´e en 2 vecteurs, grˆace `a la relation de Chasles.
Ý ÑR ÝRÑN
ÝÑ
RT
ÝÑ
RN : r´eaction normale
ÝÑ
RT : r´eaction tangentiel (frottements) Caract´eristiques :
Direction : verticale
Sens : vers le haut
Point d’application : A
Intensit´e : R=P
3.Pos´e sur une support inclin´e
Dans ce cas l`a, le solide glisse, il n’y a donc pas de force de frottements (ÝRÑT est absent.).
Le solide est en d´es´equilibre et les forces de ne compensent pas. (ÝÑP ÝÑR 0)
La tension du fil
Caract´eristiques :
Direction : celle du fil
Sens : vers l’ext´erieur du solide
Point d’application : Le point d’attache du fil
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Le ressort
Le ressort a les mˆemes caract´eristiques que le fil.
Pour connaˆıtre l’intensit´e de la force du ressort, on utilise cette relation : F k|∆l|
F : force du ressort (N)
k: constante de raideur (N.m-1)
∆ : variation de la longueur du ressort (∆llapres etirementlinitial) (m)
La pouss´ee d’Archim`ede
D´ efinition :
L’ensemble des actions exerc´es par un fluide (liquides, gaz) sur un corps est mod´elis´e par une force unique appel´eepouss´ee d’Archim`ede.
Caract´eristiques :
Direction : verticale
Sens : vers le haut
Point d’application : G’, le centre du corps immerg´e
Intensit´e : poids du volume de fluide d´eplac´e,P aρfVig
P a: pouss´ee (ou force) d’Archimede (N)
ρf : masse volumique du fluide (kg.m-3)
Vi : volume immerg´e du corps (m3)
g: gravit´e en N.kg-1 (ou acc´el´eration de la pesanteur en m.s-2)
Effets des forces
Une force peut :
d´eformer un corps (pˆate `a modeler)
maintenir un objet en ´equilibre
mettre un solide en rotation, translation.
modifier le centre d’inertie d’un objet
Une force n’est jamais parall`ele `a la direction de l’axe de rotation ; elle ne peut couper l’axe de rotation.
Construction d’un DOI (diagramme objets - interactions)
Un DOI permet de faire l’inventaire des interactions.
Une personne est debout sur la route.
Il existe donc 3 objets : la personne, le sol et la Terre.
L’action de contact(l’action n´ecessite une contact entre les 2 objets) est mod´elis´ee par une fl`eche en trait continu.
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L’action `a distance(l’action ne n´ecessite aucun contact entre les 2 objets) est mod´elis´ee par une fl`eche en trait discontinu.
Le sol est le support sur lequel est pos´e la personne alors que la Terre repr´esente l’interaction gravitationnelle de la Terre sur la personne. On distingue donc Terre et sol.
Il y a deux fl`eches, donc deux interactions.
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