En Physique, une force est la modélisation d'une action mécanique. On lui associe un point d'application, une direction, un sens et une intensité. Le système étudié peut être modélisé par un point et la force par une flèche.
Le modèle local permet d'étudier l'action et son effet en tout point de la zone où elle s'exerce : étude des pressions de contact, contraintes dans les matériaux, déformation du solide, Dans le modèle global on associe à l'action mécanique un torseur (dit Torseur d'Action Mécanique).
Il est souvent modélisé par un point. Ce point peut être soumis à différents actions mécaniques. Action mécanique : Une action est dite mécanique lorsqu'un objet agit sur un autre objet.
Une interaction est modélisée par une force caractérisée par : On la représente par un segment fléché. Son intensité se mesure à l'aide d'un dynamomètre et son unité est le Newton (N). La Terre exerce une force à distance / de contact sur la Lune.
– l'interaction gravitationnelle ; – les interactions électriques (attraction ou répulsion) ; – l'interaction forte qui maintient la cohésion entre les nucléons du noyau atomique. Elle s'exerce entre deux corps de masse quelconque.
Si l'action est à distance on utilise généralement le centre de gravité de l'objet. Sa direction (verticale, horizontale…) est la droite selon laquelle elle s'exerce. Son sens car chaque direction possède deux sens (haut ou bas, droit ou gauche…). Son intensité qui représente sa grandeur.
On appelle droite d'action la droite qui a même direction que la force et qui passe par son point d'application.
Pour modéliser une action mécanique, on définit le système qui exerce l'action et le système qui la subit. Un objet ou système étudié peut être soumis à plusieurs actions mécaniques. On peut représenter les différentes actions mécaniques exercées sur un système ou objet par un diagramme objet-actions.
Ces constatations confirment le principe d'inertie énoncé par Newton en 1686 : « Dans un référentiel galiléen, lorsque les forces qui s'exercent sur un système se compensent, ce système est soit immobile soit en mouvement rectiligne uniforme : où est un vecteur constant. »
Les quatre caractéristiques d'une force sont : direction, sens, intensité et point d'application.
Un dynamomètre est un instrument qui permet de mesurer la force. Le dynamomètre est constitué d'un ressort et d'une échelle calibrée en newtons (N) .
On se place dans le cadre de la mécanique du point en modélisant l'objet étudié par un objet ponctuel fictif de même masse que l'objet réel et situé en son centre de gravité. Ce modèle permet de : faire un bilan simplifié des forces s'exerçant sur les objets ; expliquer une grande partie des situations d'équilibre.
Le modèle mathématique d'une force est le vecteur . La représentation d'une force est un « vecteur » . Ce vecteur est représenté graphiquement par « une flèche ».
1. Vigueur physique d'un être animé, de son corps ; capacité qu'il a de fournir un effort physique ; énergie : Elle n'a pas la force de déplacer l'armoire. 2. Moyens violents, contrainte exercés pour obtenir un résultat : Avoir recours à la force.
Le poids d'un corps est modélisé par une force dont la ligne d'action passe par le centre de gravité du corps. Support mathématique pour la représentation : le vecteur. Le vecteur poids est noté .
Poussée d'Archimède
Un nageur subit un poids orienté verticalement et vers le bas. Lorsqu'il est immergé dans l'eau, il subit la poussée d'Archimède. Cette force s'oppose en partie à son poids, elle donc également verticale mais orientée vers le haut.
Un bilan d'actions mécaniques extérieures consiste à lister les actions extérieures s'exerçant sur un système. Il faut donc définir (isoler) le système étudié pour différencier ce qui est extérieur et intérieur (voir exemple).
Forces à distance
les forces de gravitation : Elles s'exercent entre les astres ; entre la terre et les objets terrestres. Le poids d'un corps est essentiellement une force de gravitation. Ce sont des forces attractives. les forces électriques : Elles s'exercent entre deux objets portant des charges électriques.
Elle peut être : de contact: contact entre le receveur et le donneur. à distance: pas de contact entre le receveur le donneur.
Il existe deux types d'actions mécaniques. Les actions mécaniques de contact s'exercent quand l'acteur et le receveur sont en contact. Les actions mécaniques à distance s'exercent sans que l'acteur et le receveur soient en contact.