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I-FORCE...................................................................................................................................... 1
1 - Définition d’une force ......................................................................................................................... 1
2 - Localisation d’une force...................................................................................................................... 2
3 - Résultante de forces concourantes .................................................................................................. 3
4 - Décomposition d'une force en deux forces concourantes .................................................................. 3
5 - Unités de mesure des forces.............................................................................................................. 4
II - MASSE ET POIDS .................................................................................................................... 4
1 - Masse d’un corps ............................................................................................................................... 4
2 - Poids d’un corps ................................................................................................................................. 5
III - MOMENT D'UNE FORCE - COUPLE ....................................................................................... 7
1 - Définition - Notation ............................................................................................................................ 7
2 - Unité de mesure de moment .............................................................................................................. 7
3 - Cas particulier - Couple ...................................................................................................................... 8
IV - CONVERSION DES UNITÉS DE MASSE ET DE FORCE....................................................... 9
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GRANDEURS PHYSIQUES
FORCE - POIDS - MASSE - MOMENT - COUPLE
Connaissance et maîtrise des phénomènes physiques et chimiques
„ 2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training
Ingénieurs en
Sécurité Industrielle
Ce document comporte 10 pages
BA PHY - 02085_A_F - Rév. 2 26/01/2005

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I - FORCE
1 - DÉFINITION D’UNE FORCE
On appelle force toute action capable de déformer un corps, de le déplacer ou de modifier son
mouvement. C’est une grandeur mécanique fondamentale associée à la notion intuitive d’effort.
a - Exemples de forces
Une locomotive exerce une force sur une rame de wagons pour la mettre en mouvement. Une force
de traction appliquée à un ressort a pour effet de l’allonger.
Quand on lâche un objet il tombe à cause de l’attraction de la terre. Cette force particulière d’attraction
de la terre est appelée poids. Sous l’action du poids d’un équipement, une poutre se déforme et subit
une flèche (même si la déformation est difficile à observer).
b - Représentations d’une force
• Notations
Habituellement, une force est représentée par la lettre F. Le poids, force d’attraction
terrestre est noté P.
• Schéma
Une force est représentée par un segment de droite orienté dans le sens de la force et
placé selon la direction de la force. La longueur du segment est proportionnelle à la
valeur (ou intensité) de la force. Ce segment est attaché au point d’application de la
force.
• Exemples
DIRECTION
VERTICALE
F
direction
sens
Point d'application
D PPC 2001 A
Dans le cas de la figure de gauche, la force s'applique à l’extrémité du ressort.
Dans le cas de la figure de droite, la force représentée est le poids du wagon-citerne.
Celui-ci, de direction verticale, s’applique à son centre de gravité et est orienté vers le
bas.
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2 - LOCALISATION D’UNE FORCE
a - Force ponctuelle
Dans l’exemple précédent du ressort, l’action du fil tirant sur le ressort avec une force F peut être
localisée au point d’attache du fil sur le ressort, c’est-à-dire sur une surface de contact assez réduite
par rapport aux dimensions du solide pour être assimilée au point d’attache. Cette action est dite
ponctuelle.
Une force ponctuelle est donc représentée par un segment de droite orienté ayant son extrémité ou
son origine appliquée au point d’application de la force.
b - Force répartie
Quand une même force s’exerce sur un grand nombre de points d’application on dit qu’on a affaire à
une force répartie. Il en est ainsi par exemple de la force exercée par le vent qui s’applique sur toute
la surface de la voile d’un bateau, ou de la force de pression d’air sur la membrane d’un servomoteur
de vanne pneumatique.
On distingue deux types de forces réparties :
–si tous les points sont sollicités par la même intensité de force, on dit que la force a une répartition
uniforme (force uniformément répartie) ; c’est le cas par exemple du poids propre d’un profil de
structure en béton armé ou de la force due à la pression exercée par un gaz sur une surface
–si tous les points sont sollicités par une intensité différente, la force a une répartition variable
(force répartie variable) ; c’est le cas par exemple de la force créée par la charge hydraulique sur la
paroi verticale d’un barrage
Quelques exemples de forces, ponctuelles ou réparties, sont donnés ci-dessous :
• Force ponctuelle
– force de traction d’une locomotive sur un wagon
– force exercée par les 4 supports d’une sphère de stockage de gaz liquéfiés
• Force uniformément répartie
– poids propre d’un profil de structure d'une charpente métallique
– force provenant de la pression d’un liquide sur le fond d'un bac de stockage
• Force répartie variable
– force provenant de la pression d’un liquide sur la paroi verticale d’un bac
– force créée au sol par le stockage en tas de produits pulvérulents
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3 - RÉSULTANTE DE FORCES CONCOURANTES
On appelle résultante de plusieurs forces une force unique qui ou point de vue de l'équilibre a le même
effet que l'ensemble de ces forces et peut donc les remplacer.
F1
F2
F
0
D CONS 2001 A
Le vecteur résultant de deux
vecteurs concourants est la
diagonale du parallélogramme
construit sur les deux vecteurs.
Æ
F = Æ F1 + Æ F2
Nota : cette écriture est une forme
d'écriture à caractère vectoriel
4 - DÉCOMPOSITION D'UNE FORCE EN DEUX FORCES CONCOURANTES
Décomposer une force
Æ
F suivant deux
directions données ox et oy, c'est trouver
deux forces Æ
F et Æ F1 dont Æ F2 est la
résultante.
Pour ce faire, il suffit de mener par
l'extrémité de la force
Æ
F donnée, des
parallèles à chacune des directions
données, l'intersection de ces parallèles
avec les axes ox et oy détermine les
forces Æ
F1 et Æ F2 qui sont appelées les
composantes de Æ
F .
D CONS 2002 A
F2
F1
F
y
x
0
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5 - UNITÉS DE MESURE DES FORCES
Dans le système international dit “système SI”, l’unité de force est le newton (symbole N). Sont parfois
utilisés des multiples ou sous-multiples du newton tels que:
–le décanewton (symbole daN)
1 daN = 10 N
–la dyne (symbole dyn)
1 N = 100 000 dyn
Bien que non reconnue officiellement en France, on peut citer l’unité de force du système anglo-saxon
dont la connaissance est nécessaire pour appréhender l’unité de pression du même système utilisée
en particulier dans le domaine des signaux pneumatiques en instrumentation.
Il s’agit de la “pound-force” ou livre-force (symbole lbf)
1 lbf = 4,45 N
Les intensités des forces sont très variables en fonction des efforts mis en jeu comme le montrent les
exemples suivants :
– un élastique tendu
– un homme soulevant un sac de ciment
– un cheval tirant une charge
– une locomotive tractant un convoi
– un réacteur d’avion
– un réacteur de fusée
=
=
=
=
=
=
0,1 daN
50 daN
400 daN
7 000 daN
10 000 daN
500 000 daN
II - MASSE & POIDS
1 - MASSE D’UN CORPS
La masse d’un corps est la quantité de matière que contient le corps. Elle est notée m ou M.
Unités de masse :
L’unité de masse du système international (SI) est le kilogramme (kg). On utilise aussi ses multiples
et sous-multiples : la tonne (t), le gramme (g), le milligramme (mg), …
1 t = 1000 kg
1 kg = 1000 g
1 g = 1000 mg
Dans le système anglo-saxon, l’unité de masse est la “pound” ou livre (symbole lb).
1 lb = 453,5 g = 0,454 kg
En première approximation, on pourra retenir que les “livres” anglaise et française sont à peu près
équivalentes.
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