Physique-Chimie · seconde

Chapitre 6 — Modéliser une action : les forces

L'essentiel en 30 secondes

Une force modélise l'action mécanique d'un objet sur un autre. Elle est caractérisée par sa direction, son sens, sa valeur (en Newton) et son point d'application. On la représente par un vecteur. Le poids est la force de gravitation exercée par la Terre sur un objet : $P = m \times g$ . Le principe d'inertie : si les forces se compensent, le mouvement est rectiligne uniforme (ou l'objet est immobile).

Notions clés

Force: Modélisation d'une action mécanique. Caractérisée par : point d'application, direction, sens, valeur (en N).
Poids: Force d'attraction gravitationnelle exercée par la Terre sur un objet, dirigée vers le centre de la Terre.
Réaction normale du support: Force exercée par un support sur un objet posé, perpendiculaire à la surface de contact.
Principe d'inertie: Si les forces qui s'exercent sur un objet se compensent (ou s'il n'y a pas de force), alors l'objet est immobile ou en mouvement rectiligne uniforme.
Diagramme objet-interactions: Schéma qui recense toutes les interactions (contact et à distance) entre l'objet étudié et son environnement.

Formules

Poids

P = m \times g

Condition : P en \text{N}, m en \text{kg}, g \approx 9{,}8\;\text{N·kg}^{-1} (sur Terre)

Force gravitationnelle

F = G \times \frac{m_A \times m_B}{d^2}

Condition : G = 6{,}674 \times 10^{-11}\;\text{N·m}^2\text{·kg}^{-2}, d = distance centre à centre

A retenir

Le poids dépend du lieu (g varie) mais la masse est une propriété de l'objet (constante).
Principe d'inertie (contraposée) : si le mouvement n'est PAS rectiligne uniforme, alors les forces NE se compensent PAS.
Pour représenter une force à l'échelle, choisis une échelle (ex : 1 cm = 2 N) et trace le vecteur avec la bonne longueur, direction et sens.

Erreurs classiques

Erreur : Confondre masse et poids.

Correction : La masse (en $kg)$ est une propriété de l'objet. Le poids (en $N)$ est une force qui dépend de $g. P = m \times g$ .

Erreur : Dire qu'un objet immobile ne subit aucune force.

Correction : Un objet immobile subit des forces, mais elles se COMPENSENT (somme vectorielle nulle).

Erreur : Oublier les frottements dans le bilan des forces.

Correction : Fais toujours un diagramme objet-interactions COMPLET avant de lister les forces.

Astuce méthode

Pour un bilan de forces, procède en 3 étapes : 1) Identifie le système étudié. 2) Fais le diagramme objet-interactions (recense TOUS les objets en contact + à distance). 3) Associe une force à chaque interaction.