IX Les Forces

 

1) Exemples de forces

Situation Corps qui exerce l'action Corps qui subit l'action Effet de l'action Action de contact ou à distance
Un sportif  tape dans un ballon le pied le ballon mise en mouvement Action de contact
Un archer tend un arc   l'archer l' arc déformation Action de contact
La vapeur soulève une soupape la vapeur la soupape mise en mouvement Action de contact
Une pomme tombe d'un arbre la terre la pomme mise en mouvement Action à distance
Une règle électrisée attire la poussière La règle La poussière mise en mouvement Action à distance
Un joueur de tennis renvoie une balle la raquette la balle modification du mouvement Action de contact
Un aimant attire un objet en fer l'aimant l'objet mise en mouvement Action à distance

On appelle force, toute action capable de mettre un objet en mouvement, de modifier son mouvement, ou de la déformer. Une force peut agir par contact ou à distance.

2) Mesurer une force

0n mesure une force à l'aide d'un dynamomètre.

L'unité de force du système international (SI) est le Newton (N)

Voir schéma du dynamomètre p 187 figure 5

Le dynamomètre est constitué d'un ressort dont l'allongement est proportionnel à l'intensité de la force exercée.

Mesurons quelques forces

                                     F2  >  F4

L'intensité de la force à exercer pour tirer l'objet sur une surface horizontale est inférieure à celle à exercer pour tirer l'objet sur un plan incliné.

                                      F5  > F4

L'intensité de la force à exercer pour tirer l'objet sur une surface lisse est inférieure à  celle à exercer pour tirer l'objet sur une surface rugueuse.

3)Caractéristiques d'une force

Un âne tire un chariot, l'ensemble se déplace sur une ligne horizontale de la gauche ver la droite.

l'âne exerce une force d'intensité 1000 N

Caractéristique de cette force:

  • Point d'application: point de contact entre l'âne et le chariot
  • Direction: horizontale
  • Sens: de la gauche vers la droite
  • Intensité: 1000N

 

4) Représentation d'une force

On représente une force par un vecteur et un point d'application

Caractéristiques du vecteur   Direction:   Direction de la force
Sens:    Sens de la force
Longueur: Proportionnelle à l'intensité de la force

                                               représente l'intensité de la force

     5)Equilibre d'un objet soumis à 2 forces

Un jeu de tir à la corde

 

Le milieu O de la corde se déplace  vers B

 

Le milieu O de la corde se déplace vers A

Le milieu O de la corde reste immobile. on dit que le système est en équilibre.

Un solide soumis à 2 forces est en équilibre si ces 2 forces sont colinéaires, de sens opposé et d'intensité égale

6) Masse et poids d'un objet

La masse d'un objet se mesure à l'aide d'une balance, elle s'exprime en kg et ne dépend pas du lieu ou l'on se trouve.

Le poids d'un corps est une force. C'est  l'action que la terre exerce sur ce corps.

On mesure le poids d'un corps à l'aide d'un dynamomètre.

En un lieu donné, le poids d'un corps est proportionnel à sa masse.

P (N) = m (kg) * g (N/kg)

  • P: poids u corps
  • m: masse du corps
  • g: intensité de la pesanteur

Le coefficient g est voisin de 9, 8 N/kg sur la terre. (On utilise parfois une approximation à 10 N/kg)

Caractéritiques du poids

  • Point d'application: centre de gravité du corps
  • Direction du poids: la verticale
  • Sens du poids: du haut vers le bas
  • Intensité du poids: P (N) = m (kg) * g (N/kg)

7)  Activité expérimentale p 190: la poussée d'Archimède

R1 P = 1,5 N

Lorsque l'on plonge le morceau de pâte à modeler dans l'éprouvette, le dynamomètre indique 0, 3 N. C'est la différence entre la force exercée par l'eau (poussée d'Archimède) et le poids de l'objet

Pa = 1,5 - 0,3 = 1,2 N

R2 V = V2 - V1 = 410 - 290 = 120cm3 ou 120 mL.

R3 1 mL d'eau  pèse 1g. 120mL pèsent 120 g

Masse du liquide déplacé 120g

Poids du liquide déplacé  PL = 0,12 * 10 = 1,2 N

La poussée d'Archimède exercé par un liquide sur un solide immergé est égale au poids du liquide déplacé.