Physique

référentiel

En mécanique, pour étudier le mouvement d'un corps, il est ainsi nécessaire de préciser par rapport à quoi nous raisonnons. Autrement dit, on se fixe un référentiel d'étude. Cela consiste à étudier le mouvement des corps par rapport à un objet de référence (un solide dans la pratique) que l'on considère immobile. À partir dudit objet, on définira un repère d'étude : une origine ainsi qu'un ou plusieurs axes (études 1D, 2D ou 3D).

Droite d'action

Il s'agit de la droite ayant même direction que la force et passant par le point d'application.

Point d'application

Il s'agit du point du système receveur où s'exerce l'action mécanique. Pour une action localisée le point d'application de la force correspond au point de contact entre l'auteur et le receveur. Pour une action répartie en surface on considère qu'il correspond au centre de la surface de contact entre auteur et receveur. Pour une action répartie en volume le point d'application correspond au centre du receveur. Il existe potentiellement une infinité de référentiels possibles. Toutefois, nous distinguons deux types de référentiels : les galiléens et non galiléens. Par définition, un référentiel galiléen est un référentiel dans lequel la première loi de Newton est vérifiée.

direction et sens

La direction d'une force coïncide avec celle de l'action qu'elle modélise. Une direction correspond à un axe qui peut être horizontal, vertical, incliné etc. Le sens de la force coïncide aussi avec celui de l'action modélisée. Ce sens peut être vers la gauche, la droite, le haut, le bas, vers un point donné etc.

valeur d'une force

La valeur d'une force peut, dans certains cas, être mesurée avec un appareil appelé dynamomètre. Il est constitué d'un ressort qui s'allonge sous l'effet de la force qui lui est appliqué et ses graduations permettent de lire la valeur de la force. La valeur de certains types de force peut être calculé a l'aide d'une relation, c'est en particulier le cas pour le poids, la force de gravitation, la force électrique, ou la force magnétique. Dans certaines situations (système immobile ou en mouvement rectiligne uniforme) les forces exercées sur le système se compensent et la valeur d'une force donnée peut être déduite de celles des autre. (voir principe d'inertie) par exemple si un objet de poids 30 N est immobile sur une table alors cette dernière exerce une force de contact qui compense ce poids et vaut aussi 30 N.

caractériser une force

Pour caractériser une force, il faut préciser : - Son point d'application : point où la force agit (force de contact) ou centre de l'objet (force répartie) - Sa direction : oblique ou horizontale ou verticale - Son sens : vers la gauche ou vers la droite ou vers le haut ou vers le bas - Son intensité : en Newton. L'intensité d'une force peut être mesurée à l'aide d'un dynamomètre. Une force exercée par le corps A sur le corps B est représentée par un segment fléché (vecteur)

Poussée d'Archimède

Tout corps plongé dans un fluide (liquide ou gaz) reçoit de la part de celui-ci une poussée verticale dirigée du bas vers le haut, égale au poids du volume de fluide déplacé. Quand on plonge un corps dans un fluide, son poids exerce une pression vers le bas (c'est l'effet de la gravité), tandis qu'une autre force s'exerce sur ce même corps, mais en sens inverse, la poussée d'Archimède. Cette dernière se calcule ainsi : PA = Vdéplacé × mfluide × g, formule dans laquelle PA est la poussée d'Archimède, Vdéplacé est le volume déplacé, « m » représente la masse volumique du fluide déplacé et « g » est l'accélération de la pesanteur ou gravité. Un liquide de densité plus faible surnage au-dessus d'un liquide de densité plus grande car la poussée d'Archimède qu'il subit dans le liquide du dessous est plus grande que son poids. Lorsque deux liquides voisins sont miscibles, ils se mélangent lentement par diffusion.

force

Une force est, en physique, ce qui permet de déplacer un objet (de modifier sa trajectoire), ou bien de le déformer si celui-ci est déformable. La force est une grandeur physique, elle correspond à l'action d'appuyer, pousser, tirer, même sans mouvement (une personne ou un objet appuyé sur un mur...). Une force permet de "modéliser" une action mécanique. En d'autres termes, un phénomène physique (l'action mécanique) est représentée de manière simplifiée (modélisé) par un outil appelé "force" qui résume ses principales caractéristiques: son intensité, sa direction, son sens, la zone où elle s'exerce. Une force est une grandeur qui se note "F" (comme force !) bien que certaines actions puissent parfois bénéficier d'une notation qui leur est propre (la force gravitationnelle exercée par la Terre, autrement dit le poids est souvent noté avec la lettre "P") . Les différentes forces peuvent se distinguer par l'ajout d'indices, on peut peu ainsi trouver des notations du type F1, F2, FA, FB etc. Ces notations on l'avantage d'être courte et simple mais doivent être définies avant utilisation. La règle générale veut qu'en indice soient indiqués le système auteur de la force puis le système receveur (dans cet ordre) ce qui donne une notation du type Fauteur/receveur Par exemple: La force de gravitation exercée par la Terre sur une pomme se note FTerre/pomme. La force magnétique exercée par un aimant sur un clou en fer se note Faimant/clou La force de contact exercée par l'eau sur un nageur se note Feau/nageur La force exercée par le sol sur un ballon posé sur lui se note Fsol/ballon La valeur d'une force s'exprime en une unité qui est le newton (en hommage à Isaac Newton) de symbole N.

vecteur force

Une force peut associée à un vecteur (le vecteur force). Il est noté de la même manière qu'une force mais la notation est surmontée d'une flèche. Il possède les caractéristiques suivantes: sa direction et son sens son ceux de la force son origine coïncide avec le point d'application. sa longueur est proportionnelle à la valeur de la force (il faut donc choisir une échelle de représentation adaptée) La représentation de ces vecteurs sur un schéma est une manière de faire le bilan des forces appliquée à un système

grandeur physique

Une grandeur physique est une caractéristique d'un objet que l'on peut mesurer, ou même toute propriété mesurable. Ce sont par exemple la longueur, la vitesse, la température, la masse, la force... Chaque grandeur physique a au moins une unité (une unité de mesure), et souvent parfois plusieurs unités possibles. Une unité correspond à une seule grandeur physique. Par exemple si on dit qu'un vélo roule à 20 km/h, l'unité est le kilomètre par heure, et cela indique que la grandeur physique est une vitesse. Pour faciliter la compréhension, les échanges et les calculs, le système international d'unités définit une et une seule unité par grandeur physique.