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Objectifs :
1) Définir une force/effets d’une force.
2) Types des forces.
3) Caractéristiques , représentation et mesure d’une force.
4) Les forces de contactes.
5) Les forces à distance.
6) Bilan ou inventaire des forces.
7) Equilibre d’un corps.
8) Principe d’interaction: de contacte /à distance.
9) La loi de Hook.
Préparé par: ZAHI FARHAT
Les actions mécaniques Forces et interactions
Ro
be
rt H
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k
Isaa
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ton
ZAHI FARHAT
Définir une force/effets D’une force.Définition d’une force:
Une force est une action mécanique exercée par un corps
qui agit appeler « acteur » sur un autre corps qui subit
cette action appelé « receveur ».
Acteur : fait l’action (agit).
Receveur : reçoit l’action (subit).
Les effets d’une force :
Une force est capable de modifier l’état dynamique d’un corps, elle peut :
1) provoquer le mouvement d’un corps. (Fig.1)
2) modifier le mouvement d’un corps(Trajectoire /Vitesse). (Fig.2 et 3)
3) Empêcher le mouvement d’un corps. (Fig.4)
4) Déformer un corps. (Fig.5)
Modifier l’état dynamique d’un corps
Fig.1
Fig.2Fig.3
Fig.4
Fig.5Intensité d’une force(grandeur):
Plus la force est intense plus l’effet produit est remarquable et efficace.
En SI l’intensité d’une force s’exprime en newton notée (N).
Types des forcesZA
HI F
AR
HA
T
Forces à distance Forces de contact l’acteur et le receveur ne sont pas en contact.
(Repartie en volume)l’acteur et le receveur sont en contact.
(repartie en surface).
Le poids 𝑷?
c’est la force d’attraction exercée par la Terre sur un objet
la réaction normale du support
𝑹 ou 𝑵C’est la force exercée par un
support sur un corps posé sur ce support et qui l’empêche de
tomber.
La force magnétique 𝑭c’est la force exercée par un aimant sur un métal (fer, nickel, acier …) ou
sur un autre aimant.
la tension du fil 𝑻C’est la force exercée par un fil sur le corps auquel il est accroché qui
soutient ce corps.
La force électrique 𝑭e
C’est la force existante entre 2 corps chargés.
la tension du ressort 𝑻C’est la force exercée par un ressort
déformé sur le corps auquel il est attaché.
la force de frottement 𝒇C’est la force exercée par une
surface rugueuse sur un corps au cours de son déplacement.
caractéristiques , représentation et mesure D’une force.
A) Représentation: Un garçon soulève son cartable verticalement vers le
haut en lui appliquant une force d’intensité 15N. Pour schématiser le
soulèvement il suffit de tracer un segment fléché appelle vecteur force
noté Ԧ𝐹 comme l’indique la figure ci-contre.
B) Caractéristiques de Ԧ𝐹 :Chaque force est caractérisée par:
1. le point d’application.(lieu où la force est appliquée):A
2. la direction (ligne ou droite d’action):Verticale
3. Le sens (ou orientation):Vers le haut « Ascendant »
4. L’intensité (ou norme ou module ou valeur). F=15N
C) Mesure: Une force est mesurée à l’aide du dynamomètre.
Echelle:
ZAHI FARHAT
Ԧ𝐹
A
3cm
ZAHI FARHAT Remarques concernant les caractéristiques
La verticale: suit la direction de la pesanteur, du fil à plomb en un lieu ; perpendiculaire à l'horizontale.
L’horizontal : est la perpendiculaire à la direction verticale de la pesanteur en un lieu
Le sens peut être :
• Ascendant (vers le haut) :
• Descendant (vers le bas) :
• A gauche :
• A droite :
• D’un point à un autre : ex: de A vers B.
Sur chaque direction on peut indiquer deux sens
L’oblique: est une ligne faisant un angle ≠ 90◦avec la vertical ou l’horizontal
A
B
Le point d’application:• Le point de contact s’il s’agit
d’une force de contact
• Le centre de gravité s’il s’agit
d’une force à distance.
Les force de contactesZAHI FARHAT
FORCE Caractéristiques Representation NB
La tension du fil 𝑻
1-Point d’application : point de contact du corps avec le fil.
2-Direction : portée(suivant) par le fil
3-Sens : du corps vers le fil
4-Intensité : T en (N).
Le fil empêche le corps de
tomber
La tension du ressort 𝑻
1-Point d’application : point de contact du corps avec le
ressort.
2-Direction : portée(suivant) par le ressort.
3-Sens : du corps vers le ressort. (Opposé à la déformation)
4-Intensité : exprimée en (N).
L0 :La longueur à vide
Deux cas possibles:
Compression et
allongement
La réaction normale du
support 𝑹 ou 𝑵
1-Point d’application : Le point de contact entre le solide et
le support.
2-Direction : perpendiculaire au support.
3-Sens : du support vers le corps.
4-Intensité : Nen (N).
Le support maintient le
corps
La force de frottement 𝒇 :
1-Point d’application : Le point de contact entre le solide et
le support.
2-Direction : même direction que le déplacement
3-Sens : opposé au déplacement.
4-Intensité : f en (N).
sur une surface lisse. (Les
frottements sont
négligeables) 𝒇 = 𝟎
Les force à distance ZAHI FARHAT
FORCE Caractéristiques Representation NB
Le poids 𝑷
1-Point d’application : centre de gravité du corps.
2-Direction : verticale.
3-Sens : descendant.
4-Intensité : mesurée par le dynamomètre
et peut être calculée par la relation suivante :
P=m(Kg) x g(N/Kg)
Le poids avec la latitude et
l’altitude car g varie
La force électrique 𝑭𝒆 :
1-Point d’application : centre de gravité du corps.
2-Direction : suivant la droite passant par les centres de
gravite (AB).
3-Sens : suivant le déplacement.
4-Intensité : F en (N).
➢ Les deux forces sont
portées par la
droite(AB) joignant les
centre de gravités(même
direction)
➢ sens opposés.
➢ Même intensités
La force magnétique 𝑭𝒎
1-Point d’application : centre de gravité du corps.
2-Direction : suivant la direction l’aimant.
3-Sens : suivant le déplacement. (vers l’aimant)
4-Intensité : F en (N).Le support maintient le
corps
Bilan ou inventaire des forces ZAHI FARHAT
Faire l’inventaire ou le bilan des forces agissant sur un objet revient à dresser la liste de toutes les forces auxquelles cet objet est soumis.Pour tracer cet inventaire , on doit:
1) Indiquer le système étudié.2) Citer les forces exercées sur ce système.3) Préciser les caractéristiques des forces et les
représenter à une echelle choisie.(suivant l’indication de l’hypothèse)
Exemple:Tracer le bilan des forces exercées sur une boule accrochée à un ressort qui se repose sur un plan incliné: 1) Le système étudié: La boule
2) Les forces exercées sur la boule:❖ Le poids de la boule 𝑷❖ La tension du ressort 𝑻❖ La réaction normale 𝑹
3) Préciser les caractéristiques des forces
𝑷 𝑻 𝑹
Point d’application
Centre de gravité G
BContacte ressort-boule
AContacte
boule-plan
Direction verticaleSuivant le ressort
(fait α◦ avec horizontal)Perpendiculaire
au plan
sens Descendant B vers C Vers le haut
Intensité P=mxg (N) T(N) R(N)
equilibre D’un corps ZAHI FARHAT
Un solide soumis à plusieurs forces 𝑭𝟏, 𝑭𝟐 ,𝑭𝟑…… 𝑭𝒏 ,est en équilibre, lorsque la somme vectoriel des ces forces est nulle.
𝑭𝟏+ 𝑭𝟐 +𝑭𝟑+……+ 𝑭𝒏 = 𝟎NB: La somme des modules n’est pas nulle.
En particulier: Un solide soumis à deux forces 𝑭𝟏 et 𝑭𝟐 est en équilibre si ces deux forces ont :-la même direction
-la même intensité On peut alors écrire : 𝑭𝟏= - 𝑭𝟐 ou 𝑭𝟏+ 𝑭𝟐 = 𝟎 et F1=F 2-deux sens opposés
Exemple 1 Exemple 2
La boule est en équilibre
𝑻 = - 𝑷 et T=P
L𝑃 =L𝑇
La boite est en équilibre
𝑹 = - 𝑷 et R=P
L𝑅 =L𝑃
Vérification expérimentale:Une plaque de polystyrène est en équilibre entre deux fils tendus par deux dynamomètres.
Ces deux dynamomètres indiquent la même intensité et que les fils ont le même support
ZAHI FARHAT
principe D’interaction
Énoncé: 𝑭𝑨/𝑩 et 𝑭𝑩/𝑨 ont :
-la même direction
-la même intensité : FA/B =F B/A.
-de sens opposés : 𝑭𝑨/𝑩 = - 𝑭𝑩/𝑨
𝑭𝑨/𝑩 et 𝑭𝑩/𝑨 sont dites opposées.
Un corps A exerce sur un autre B une force 𝑭𝑨/𝑩(action) alors le corps B réagit et exerce , en même
temps , sur le corps A, une force 𝑭𝑩/𝑨 (réaction).
Vérification expérimentale:
Un nageur initialement aux repos exerce une force sur le bord d’une piscine, il sera alors propulsé.Le nageur et le bord exerces des action réciproques
tel que: 𝑭𝑵/𝑩 = - 𝑭𝑩/𝑵
Interaction de contact :
Types d’interaction :
Interaction à distance :
(attraction ou répulsion)
𝑭𝑹/𝑩 = - 𝑭𝑩/𝑹
Interaction entre une balle
et un raquette de tennis
Interaction entre deux aimant à distance
𝑭𝑨/𝑩 = - 𝑭𝑩/𝑨
La loi de Hook ZAHI FARHAT
Le solide S exerce sur le ressort une
force de traction 𝑭.D’après le principe
d’interaction: 𝑭 = − 𝑻 (1).
A l’équilibre de S: 𝑷 = − 𝑻 (2).(1) et (2) donc: P=F=T=Mxg.
On accroche l’une des extrémités d’un ressort à un support et on le laisse pendre verticalement, le ressort prend une longueur initiale L0.
On suspend une masse marquée M à l’extrémité libre du ressort. Le ressort s’allonge et prend une longueur finale L.Le ressort sera alors allongé de : ΔL=L - L0.
NB: le cas de la compression du ressort: ΔL=L0 - L.A l’équilibre de la masse : P=T=Mxg.On accroche des masses différentes successivement.Les résultats des mesures sont reportés dans un tableau
Protocole expérimentale: Tableau de variation de ΔL avec la masse M
Le graphique donnant la variation de T avec
ΔL ,montre que la courbe obtenue est
une demi-droite croissante passant
par l’origine.Donc T est
proportionelle à ΔL.La constante de
proportionnalité est note K et s’appelle
constante de raideur du ressort.
T = K x ΔL C’est la de Hook
Co
urb
e d
’éta
lon
nag
e d
u r
ess
ort
En SI :T(N); K(N/m) et ΔL(m)
ZAHI FARHAT
La loi de Hook (suite)
Limite d’élasticité : La limite d’élasticité d’un ressort est
l’allongement maximal ΔLmax à laquelle le ressort peut s’allonger
sans subir une déformation permanente.
Si le ressort s’allonge de Δ L> à ΔLmax sous l’action d’une force
F > Fmax, on dit alors que le ressort perd son élasticité.
Principe de fonctionnement d’un dynamomètre: On peut
déterminer la valeur de T graphiquement par un ressort
étalonné et par suite la valeur du poids P sachant que T=P=Mxg
La constante de raideur K: caractérise chaque ressort et
représente la valeur de l’intensité de la force qu’on doit
l’exercer sur le ressort pour qu’il se déforme de 1m.
ZAHI FARHAT
La physique amusante
