I – Interactions mécaniques et actions mécaniques

Physique, Chapitre 3
PREMIERE S
FORCES MACROSCOPIQUES S’EXERCANT SUR UN SOLIDE
I – Interactions mécaniques et actions mécaniques
1°) Le système et le milieu extérieur
Exemple : Si on choisit le ballon comme système, on note :{ballon}
Le milieu extérieur est constitué par le fil, l’air et la Terre.
La main de l’enfant ne constitue pas le milieu extérieur car elle n’interagit pas
directement avec le fil.
2°) Les interactions
a) Comment faire un bilan d’interactions ?
Pour faire l’inventaire des interactions, on utilise le diagramme objets-interactions (DOI) en procédant
comme suit :
 Faire l’inventaire des objets concernés par l’étude
Dans un problème proposé (avec ou sans dessin), tous les objets ne sont pas cités : il ne faut pas oublier
ceux qui, bien que n’étant pas mentionnés, jouent un grand rôle en mécanique :
- la Terre responsable de la pesanteur
- les appuis (sol, plan incliné, plan horizontal…) sur lesquels les objets sont posés et qui font
intervenir des interactions de contact.
 Schématiser les objets
On écrit leur nom dans des rectangles, dont la disposition ne correspond pas forcément à celle des objets
en réalité.
 Faire l’inventaire des interactions et les schématiser
Pour cela :
- considérer les objets par deux
- se demander, pour chaque couple d’objets, s’ils sont en interaction
- pour chaque interaction considérée, se demander si elle est en contact ou à distance
- représenter les interactions par une double flèche :
- en trait plein si l’interaction est de contact
- en pointillés si l’interaction est à distance
Remarque : Les interactions de contact peuvent être avec frottement, on notera alors fr
Exemple : deux enfants jouent au jeu de la corde
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b) Des interactions aux forces
 Des interactions aux actions mécaniques
Dire qu’il y a interaction entre deux objets signifie que deux actions réciproques s’exercent
simultanément.
Changeons de point de vue et mettons-nous à la place d’un des objets. Prenons la corde de l’exemple
précédent.
L’action mécanique de l’enfant A sur la corde possède

un point d’application : _ _ _ _

une direction : _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

un sens : _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

une intensité
 Des actions mécaniques aux forces
Lorsqu’un corps exerce une action mécanique sur un autre, celle-ci s’effectue selon une direction, un sens
et une valeur précise : la modélisation de l’action mécanique nécessite l’utilisation d’un outil
mathématique adapté : le vecteur force.
L’action mécanique d’un objet A sur un objet C est modélisé par le vecteur force FA / C défini par :

son origine : _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

sa direction : _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

son sens : _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

sa norme : _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
 Du DOI au bilan de forces s’exerçant sur un objet
Faire le bilan des forces appliquées à la corde :
- la force exercée par l’enfant A notée _ _ _ _
- la force exercée par l’enfant B notée _ _ _ _
- la force de la Terre sur la corde notée _ _ _ _ qui correspond au poids de la corde
- 2/6 -
II – Les différentes catégories d’actions mécaniques
1°) Actions réparties et localisées
Une action qui s’exerce sur une surface ou
un volume important est dite répartie
Une action qui s’exerce en un point est dite
localisée
2°) Actions de contact et actions à distance
III – Quelques forces à connaître en plus des forces déjà étudiées lors du
chapitre 1 de physique
1°) Le poids d’un corps
Au voisinage de la Terre, tous les grains de matière sont soumis à la force d’attraction gravitationnelle de
la Terre. Pour tout objet, cette force s’applique à chacune de ses particules, elle est donc répartie sur tout
son volume. C’est une force répartie et à distance.
Rq. :
et
ont donc même direction et même sens.
2°) La réaction d’un support


Cette force est répartie et de contact
L’ensemble des actions mécaniques exercées par un support sur un solide au niveau de la surface de
contact les séparant est modélisé par une force appelée Réaction R .
- 3/6 -
R  RN
Avec frottement
Sans frottement
3°) La poussée d’Archimède
La résultante des forces exercées par un fluide (liquide ou gazeux) sur un solide (partiellement ou
totalement immergé) est modélisé par une force appelée Poussée d’Archimède  qui est une force
répartie et de contact.

Rq. :  et
ont donc même direction mais sont de sens opposé.
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4°) La force de rappel
Il s’agit d’une force localisée et de contact (non extensible), la force de rappel T est
exercée par un fil sur un solide.
0
O
O
k
A
ℓ0
x
ℓ

Rq. :
et
A
m
G
ont donc même direction mais sont de sens opposé.
IV - Les effets d’une force
1°) Déformation d’un corps
Une force subie par un système peut le déformer. La déformation est qualifiée d’élastique si le système
reprend sa forme initiale.
Exemples :
2°) Empêchement d’un mouvement

Une force subie par un système peut empêcher sa mise en mouvement. Si tous les points du solide
sont immobiles, le solide est en équilibre.
Exemples :
Action des frottements
Action de la réaction
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Action de la poussée d’Archimède
3°) Mise en mouvement



Une force subie par un système peut le mettre en mouvement.

Exemples de mise en mouvement :
D2
D1
D3
Translation
Rq. :

Rotation
Une force dont la direction rencontre l’axe de rotation d’un solide (D1) ou lui est parallèle (D2) n’a
aucun effet sur sa mise en rotation autour de cet axe.
Ici seule l’action selon la direction D3 permet la rotation du système.
Exemples :
Action de la
poussée d’Archimède
Action de la
réaction
Action du
poids
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Action des
frottements