Physique : Force
Force : Une force représente l'action que peut exercer un corps sur un autre corps.
- Caractéristiques :
- Point d'application
- Direction (horizontal, vertical)
- Sens (gauche, droite)
- Intensité
Unité : Newton (N)
La masse : Représente la quantité de matière d'un objet
Le poids : Grandeur vectorielle représentant la force exercée par la terre sur un objet possédant une masse.
La masse s'écrit en kg
g est le champ de pesanteur, vaut 9,81 N/kg
Formule :
( \vec{G} = m \cdot \vec{g} )
- ( \vec{G} ) : poids d'un objet (N)
- ( m ) : masse (kg)
- ( \vec{g} ) : champ de pesanteur (9,81 N/kg)
Force nouvelle : Certaines forces interviennent dans le cas de systèmes et nous pouvons nous intéresser à leur définition et caractéristiques.
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Poids d'un corps, ( \vec{G} )
Force gravitationnelle exercée par la terre sur un corps de masse ( m ). -
Réaction d'un support, ( \vec{R_s} )
Force de contact exercée par un solide sur un corps. -
Tension d'un fil, ( \vec{T} )
Force de contact exercée par un fil tendu au point d'attache du fil sur le corps. -
Force d'un ressort, ( \vec{F_r} )
On associe à la tension une force de rappel dont la direction est l'axe du ressort et le sens opposé à l'allongement. -
Poussée d'Archimède, ( \vec{P_a} )
Un fluide exerce sur un corps immergé une force verticale vers le haut dont la valeur vaut le poids du fluide déplacé par le corps. -
Force de frottement :
- Sont présentes partout et interviennent en résistant à un mouvement.
- F d F fluide : Quand un objet solide se déplace dans un fluide, les molécules vivent se frottent contre l'objet.
- Facteurs d'influence : Vitesse, densité du fluide, surface de contact.
- F d F solide :
- Statique : force à vaincre pour mettre un objet en mouvement.
- Cinetique (dynamique) : force à vaincre pour maintenir le mouvement.
- Facteurs d'influence : l'état de la surface, la force normale, la lubrification, nature des matériaux.
Types de Taux
- Moteur (w > 0) : La force favorise le mouvement (x entre 0° et 90°)
- Résistant (w < 0) : La force s'oppose au mouvement (x 90° - 180°)
- Nul (w = 0) : La force est perpendiculaire au déplacement (x 90°) ou pas de déplacement.
Machines simples
Dispositifs mécaniques élémentaires qui modifient les conditions d'un travail pour le rendre plus commode.
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Avantage mécanique (A.M) : Rapport entre la force résistante et la force motrice
( A.M = \frac{F_r}{F_m} ) -
Levier : Composante pivotant autour d'un point d'appui.
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Poulie fixe : Modifie uniquement la direction et le sens de la force. (A.M = 1)
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Poulie mobile : Permet de diviser la force à appliquer par 2 (A.M = 2), mais il faut tirer sur une distance 2 fois plus grande.
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Plan incliné : Plus la pente est longue, moins la force à exercer est grande pour élever une charge.
La puissance
Capacité d'une machine à fournir un travail donné en un temps donné.
Formule :
( P = \frac{W}{\Delta t} ) (W en Joules, t en secondes)
Énergie cinétique (Ec)
Liée à la vitesse de l'objet.
Formule :
( E_c = \frac{1}{2} m v^2 )
Conservation, Dissipation
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Dans un système isolé (cloisonné), l'énergie mécanique ( E_m ) reste constante :
Si ( E_{pp} ) diminue, ( E_c ) augmente (et vice versa). -
Dans la réalité, l'énergie est dissipée sous forme de chaleur à cause des forces de frottement. La formule devient :
( E_m = E_{mg} + E_{dissipée} )