Forces et principe d'inertie
Pousse, tire, soulève : tout ça, c'est des forces. Et Newton avait déjà tout compris.
Cours
Modéliser une action mécanique
Une action mécanique exercée par A sur B est modélisée par une force $\vec{F}_{A/B}$.
Une force est caractérisée par :
- un point d'application
- une direction
- un sens
- une valeur (en newtons, N), mesurée au dynamomètre
Forces usuelles
- Poids : $\vec{P} = m\vec{g}$, vertical vers le bas, $P = mg$ (g ≈ 9,81 N/kg sur Terre)
- Réaction du support $\vec{R}$ : perpendiculaire à la surface
- Tension d'un fil : le long du fil, vers le point d'attache
- Frottements : opposés au mouvement
- Poussée d'Archimède : verticale, vers le haut
Interaction gravitationnelle
Deux corps de masses $m_A$ et $m_B$ séparés de $d$ s'attirent : $$F = G \frac{m_A \cdot m_B}{d^2}$$ avec $G = 6{,}67 \times 10^{-11}$ N·m²/kg².
Principe d'inertie (1ère loi de Newton)
Dans un référentiel galiléen, si $\sum \vec{F} = \vec{0}$, alors le corps est immobile ou en mouvement rectiligne uniforme. Réciproque vraie.
Si $\sum \vec{F} \neq \vec{0}$ : le vecteur vitesse varie (en direction et/ou en valeur).
Formules clés
Méthodes
Faire un bilan des forces
- 1Définir clairement le système étudié
- 2Lister toutes les actions qu'il subit (contact + à distance)
- 3Représenter chaque force depuis le centre du système, à l'échelle
- 4Vérifier si la somme est nulle (équilibre) ou non
Astuces & pièges
Masse (kg) ≠ poids (N). Sur la Lune, ta masse ne change pas, ton poids est divisé par 6.
Au repos sur une table : P + R = 0, donc R = mg vers le haut. Pas magique, juste l'inertie.
Teste-toi
1.Une voiture roule à vitesse constante en ligne droite. Que vaut la somme des forces ?
2.Le poids d'un objet de 500 g sur Terre vaut environ :
Exercices corrigés
Tu galères ? Normal. Cherche d'abord, regarde le corrigé après.
Un livre de masse m = 0,8 kg est posé sur une table. Calculer son poids P (g = 9,81 N/kg) et donner la valeur de la réaction R de la table.
Une caisse de 20 kg est tirée horizontalement à vitesse constante par une corde. Les frottements valent f = 40 N. Faire le bilan des forces et donner la tension T.
Calculer la force de gravitation entre la Terre (M = 5,97·10²⁴ kg) et la Lune (m = 7,35·10²² kg), distance d = 3,84·10⁸ m. G = 6,67·10⁻¹¹ SI.
Un parachutiste (80 kg) tombe à vitesse limite constante v. Que peut-on dire des forces ? Calculer la force de frottement de l'air.
Pour aller plus loin
Vidéos, fiches et exos vérifiés (Maths et tiques, Lumni, Khan Academy, Physagreg…).