Les forces et leurs effets

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Les forces
I.
Qu’est-ce qu’une force ?
Exemples de situation dans lesquelles sont exercées des forces :
1. Un athlète lance un boulet
2. La Terre attire les objets dans son entourage
3. Un élève s’appuie sur la table
4. Le vent pousse les voiles d’un bateau
5. Un aimant attire une épingle
6. Une lampe est suspendue au plafond par un
fil
Quelle est la fonction du mot qui définit la force dans chaque phrase ? Que définit-il ?
Le verbe définit la force. Il décrit une action.
En déduire une définition de la force.
Un force est une action mécanique exercée par un auteur sur un receveur.
II.
Classification des forces :
Parmi les exemples proposés, on peut regrouper les cas 2 et 5 ensembles et 1, 3, 4 et 6 ensembles.
Qu’ont-en commun les forces exercées dans ces cas.
2 et 5 : sont des actions qui s’exercent lorsque l’auteur et le receveur sont distants l’un de l’autre.
1,3,4 et 6 sont des action qui s’exercent lorsque l’auteur et le receveur sont en contact.
Déduire de l’étude précédente différents types de forces.
On distingue les forces :
 De contact ou à distance
 Localisées ou réparties
III.
Caractéristiques d’une force :
Un homme tire une caisse par l’intermédiaire d’un câble. On s’intéresse à la force exercée par le câble SUR la
caisse dans les cas suivants.
En les comparant deux à deux, expliquer ce qui change.
Entre les cas 1 et 2 :
Cas 1
F
Cas 2
F
Entre les cas 1 et 4 :
Cas 1
F
La direction est différente
Cas 4
F
Le point d’application de la force change
2
Entre les cas 3 et 5 :
Cas 3
Cas 5
F
F
Entre les cas 1 et 6 :
Cas 1
Cas 6
F
Le sens de l’action est différent
F
L’intensité (valeur) de la force est différente
Quel outil mathématique regroupe toutes ces caractéristiques et pourrait être utilisé pour représenter une
force sur un schéma ?
Pour représenter une force, on peut utiliser le vecteur dont :
- La direction et le sens correspondent à ceux de la force
- La longueur est proportionnelle à la valeur de la force qui se mesure en Newton
- Le point d’application est :
le point où s’applique la force pour une force localisée de contact
Le centre de gravité pour une force répartie à distance (ex : le poids)
Le centre de la surface de contact pour une action répartie de contact.
Représenter la force exercée par le câble sur la caisse dans chaque cas.
Représenter dans les cas suivants l’action demandée :
action de la corde
sur le grimpeur
suspendu
Schéma de l’action
précisée
action du grimpeur
sur la corde
suspendu
FC G
Action de la Terre
sur la Lune
Action du mur sur le
bonhomme appuyé
FM B
FT L
FGC
Auteur
Receveur
Types de l’action
fig1
Corde
Grimpeur
Terre
Mur
Grimpeur
Corde
Lune
Bonhomme
Localisée de contact Localisée de contact Répartie à distance
Répartie de contact
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IV.
Bilan de forces – diagramme objet action :
Pour faire un bilan de forces qui s’exercent sur un objet lors d’une situation donnée, on se pose la question
suivante : « Avec quoi l’objet interagit-il ? »
Chaque interaction met en jeu 2 forces ; pour le bilan, on ne retient que la force qui agit SUR l’objet d’étude.
Objet d’étude : { javelot }
F
P : poids du javelot (action de la Terre sur le Javelot)
P
F : force de propulsion (action du lanceur sur le Javelot)
Objet d’étude : { javelot }
P : poids du javelot (action de la Terre sur le Javelot)
P
Objet d’étude : { livre }
R
P : poids du livre
R : Réaction de la table (s’oppose à l’enfoncement)
P
Objet d’étude : { livre }
P : poids du livre
R N : Réaction de la table (s’oppose à l’enfoncement)
f
: frottements (s’opposent au glissement)
Objet d’étude : { montgolfière }
P : poids de la mongolfière
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A : Poussée d’Archimède (valeur = poids de l’air froid déplacé)
Objet d’étude : { skieur }
P : poids
T : Tension de la perche (action de la perche sur le skieur)
R N : Réaction de la table (s’oppose à l’enfoncement)
f
: frottements (s’opposent au glissement)
Objet d’étude : { voiture }
P : poids
F : Force de propulsion (action de la route sur la voiture)
R N : Réaction de la table (s’oppose à l’enfoncement)
f
: frottements (s’opposent au glissement)