LES FORCES
Définition
Une force est toute cause capable:
-de mettre un corps en mouvement ou de modifier le mouvement d’un corps, donc de modifier sa vitesse en grandeur ou en direction (effet dynamique)
-de déformer un corps ou de le maintenir au repos (effet statique).
Représentation d’une force
La force est une grandeur vectorielle qui est représentée par une lettre capitale surmontée d’une flèche
Caractéristiques d’une force
On peut déterminer les caractéristiques d’une force en étudiant les effets qu’elle produit. Les quatre caractéristiques d’une force sont :
· La direction (ou droite d’action): C’est la droite suivant laquelle la force agit. Ici la direction est la droite oblique.
· Le sens: c’est le sens du mouvement que la force tend à produire (représenté ici par le bout de la flèche).
· Le point d’application: C’est le point sur lequel elle s’exerce.
· L’intensité: C’est la grandeur de la force.
Dans le système international, l’unité de l’intensité d’une force est le newton (N)
Mesure de l’intensité d’une force
Pour mesurer l’intensité d’une force, on utilise la déformation d’u corps élastique sous l’effet de cette force. Les appareils utilisant la déformation des corps élastiques, gradués en newtons, sont appelés dynamomètres.
REMARQUE:
1-Dans certains cas, le point d’application d’une force est facile à déterminer. Par exemple, lorsqu’un corps est tiré par l’intermédiaire d’un fil, le point d’application de la force de traction est le point d’attache du fil. Une telle force est dite localisée.
Dans d’autres cas, la force n’agit pas en un point, mais sur la surface: ainsi l’action du vent sur la voile d’un bateau, celle de la terre sur un corps (elle s’exerce sur toutes les parties du corps), celle de l’eau sur une pirogue ou celle de la table sur un pot de fleurs qui y est posé. Dans ce cas, la force est dite repartie.
2- Pour déterminer graphiquement la grandeur d’une force, sachant que la norme force, on choisit une échelle.
Exemple: cas de la
force 
ci-dessus
Si 1unité→5N alors
l’intensité de 
F=20N
puisqu’il y a 4 unités.
Composition de forces
Direction et sens de la résultante
Si un corps indéformable est soumis à plusieurs
forces
,
(en même
temps), l’effet résultant est le même que si on n’avait qu’une seule force, appelée résultante.
.
Pour trouver la résultante de deux forces 
et 
, on peut :
• soit translater les vecteurs tel que l’origine du deuxième vecteur soit
placée l’extrémité du premier (ou inversement). Si on relie l’origine du
premier vecteur à l’extrémité du deuxième vecteur, on obtient la résultante :
• soit dresser le parallélogramme des forces :
C’est le parallélogramme qui a comme côtés les deux forces à additionner. La
résultante correspond à la diagonale.
Intensité de la résultante
• Addition de deux forces de même direction et même sens
Si les deux forces deux forces
et , ont même
sens et même direction, alors l’intensité (la norme, la longueur) de la
résultante
est égale à
la somme des intensités (normes) des forces composantes :
L’intensité de la résultante est:
|
|
• Addition de deux forces opposées
Si les deux forces
et
, ont des directions
parallèles, mais des sens opposés, alors
L’intensité de la résultante ΣF est égale à la différence entre la plus
grande moins la plus petite:
|
|
• Addition de deux forces de directions perpendiculaires
Dans ce cas, on peut facilement calculer l’intensité de la résultante en se
servant du théorème de Pythagore :
Conclusion :
Lorsque les Forces (vecteurs) que l’on somme ne possèdent pas la même
direction, l’intensité de la résultante n’est pas égale à la somme des
intensités des composantes:
Types de forces
Les forces de contact: elles se manifestent lorsqu’un corps est en contact avec un autre.
-forces musculaire
-forces pressantes
-forces de réaction
-forces de frottement
Forces à distance ou forces de champ
-forces de gravitation
-forces électriques
-forces magnétiques
Exemples de forces en physique
Le poids
Le poids d’un corps est la force d’attraction que la terre exerce sur ce corps.
Il est représenté par la lettre
.
Le poids d’un corps est une force repartie que l’on remplace dans la pratique par une force unique dont les caractéristiques sont:
·
Direction: verticale.
Sens : descendant, du haut vers le bas.
Point d’application: au centre de gravité G du corps.
· Intensité: mesure indiquée par le dynamomètre. Elle s’exprime en newtons(N)
.
La réaction
Le poids d’une boite posée sur le sol a une action sur celui-ci. Si elle ne s’enfonce pas c’est que le sol réagit à l’action qu’il subit et exerce à son tour une action sur la boîte, d’égale intensité appelée réaction (R).
: Réaction du sol sur la boite
•
Point d’application : centre de la surface
de contact.
•
Direction : verticale et perpendiculaire
au plan horizontal
•
Sens :
vers le haut
•
Intensité : 𝑅
Énoncé du principe des actions réciproques
Lorsqu’un
corps A exerce sur un corps B une force 
, réciproquement le corps B exerce
sur le corps A une force 
de
même direction, de
même intensité mais de sens opposés.
- Solide (S) accroché à un
ressort: le ressort réagit au poids du solide
qui s’allonge en exerçant sur ce dernier une force 
appelée
tension qui est opposée au poids.
On a: 
loi de hooke:
L’allongement d’un ressort est proportionnel à la force qu’on lui applique, tant que l’on ne dépasse pas sa limite d’élasticité.T=kx
où :
• T = force appliquée (en newtons, N)
• x = allongement du ressort (en mètres, m)
• k = raideur du ressort (en N/m)
EXERCICES
EXERCICE I:
Deux forces; 
1 et
2 ont même point
d’application et même direction.
On donne: F1=4N et F2=6N.
Déterminer la résultante de ces deux forces dans les deux cas suivants:
a) Les forces sont de même sens
b) Les forces sont de sens contraires
EXECICE II:
1 Deux forces 1 et2 d’intensités F1 =
10N et F2= 6 N font entre elles un angle de 90°.
1.1 Représenter ces deux forces. Echelle: 1 cm pour 2 N
1.2 Déterminer graphiquement la résultante F de ces deux forces.
1.3 Retrouver analytiquement ce résultat.
2 Les deux forces F1 = 10N et F2= 10 N font entre elles un angle de 60°.
21.Représenter les deux forces à la même échelle.
22.Déterminer
graphiquement la résultante.
23.Retrouver analytiquement ce résultat.
EXERCICE III:
Un ressort s'allonge
proportionnellement a la force impliquée. Il
s'allonge de 5 cm pour une force de 2 N.
1.Quel sera son
allongement pour une force de 3 N?
2.Quelle force
faudra-t-il lui appliquer pour qu'il s'allonge de 10 cm?
3.Déterminer la raideur
de ce ressort.
EXERCICE IV:
Un peson à ressort est
gradué de 0 a 50 N. La longueur de la graduation est
10 cm.
1.Quelle est la
longueur de la division correspondante a 10 cm ?
2.En combien de parties
égales faut-il partager cette division pour pouvoir les newtons ?
3. Sachant qu'on peut repérer
la position de l'index a 2 mm près. Quelle est la sensibilité
de ce peson c.-à-d. la plus petite variation
de la force qui produirait un déplacement sensible de l’index ?
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