9.10. Résumé

Résumé de la partie sur les Forces

Développement du concept de force

La dynamique est l’étude de comment les forces affectent le mouvement des objets. Une force est une poussée ou une traction qui peut être définie en termes de différentes normes, et c’est un vecteur ayant à la fois une magnitude et une direction. Les forces externes sont toutes les forces extérieures agissant sur un corps. Un schéma des forces est un dessin de toutes les forces externes agissant sur un corps.

Première loi de Newton sur le mouvement : Inertie

La première loi du mouvement de Newton stipule qu’un corps au repos reste au repos, ou, s’il est en mouvement, reste en mouvement à une vitesse constante à moins d’être soumis à une force externe nette. C’est aussi connu comme la loi de l’inertie. L’inertie est la tendance d’un objet à rester au repos ou à rester en mouvement. L’inertie est liée à la masse d’un objet. La masse est la quantité de matière dans une substance.

Deuxième loi de Newton sur le mouvement : Concept d’un système

L’accélération, \(a\), est définie comme un changement de vitesse, c’est-à-dire un changement de sa magnitude ou de sa direction, ou les deux. Une force externe est celle agissant sur un système depuis l’extérieur du système, par opposition aux forces internes, qui agissent entre les composants à l’intérieur du système. La deuxième loi du mouvement de Newton stipule que l’accélération d’un système est directement proportionnelle à la force externe nette agissant sur le système, et inversement proportionnelle à sa masse. Sous forme d’équation, la deuxième loi de Newton sur le mouvement est \(a = \frac{F_{net}}{m}\). Cela est souvent écrit sous la forme plus familière : \(F_{net} = ma\). Le poids \(P\) d’un objet est défini comme la force gravitationnelle agissant sur un objet de masse \(m\). L’objet subit une accélération due à la gravité \(g\) : \(P = mg\). Si la seule force agissant sur un objet est due à la gravité, l’objet est en chute libre. Le frottement est une force qui s’oppose au mouvement de glissement des objets qui se touchent.

Troisième loi de Newton sur le mouvement : Symétrie des forces

La troisième loi du mouvement de Newton représente une symétrie de base dans la nature. Elle stipule : Chaque fois qu’un corps exerce une force sur un deuxième corps, le premier corps subit une force égale en magnitude et opposée en direction à la force que le premier corps exerce. Une poussée est une force de réaction qui pousse un corps vers l’avant en réponse à une force arrière. Les fusées, les avions et les voitures sont poussés vers l’avant par une force de réaction de poussée.

Normale, Tension et Autres Exemples de Forces

Lorsque des objets reposent sur une surface, la surface applique une force à l’objet qui supporte le poids de l’objet. Cette force de support agit perpendiculairement et loin de la surface. Elle est appelée force normale, \(N\). Lorsque des objets reposent sur une surface horizontale non accélérée, la magnitude de la force normale est égale au poids de l’objet : \(N = mg\). Lorsque des objets reposent sur un plan incliné qui forme un angle \(\theta\) avec la surface horizontale, le poids de l’objet peut être résolu en composantes agissant perpendiculairement (\(P_{\perp}\)) et parallèlement (\(P_{\parallel}\)) à la surface du plan. Ces composantes peuvent être calculées en utilisant : \(P_{\parallel} = P \sin(\theta) = mg \sin(\theta)\) et \(P_{\perp} = P \cos(\theta) = mg \cos(\theta)\). La force de traction qui agit le long d’un connecteur flexible étiré, tel qu’une corde ou un câble, est appelée tension, \(T\). Lorsqu’une corde supporte le poids d’un objet au repos, la tension dans la corde est égale au poids de l’objet : \(T=mg\). Dans tout référentiel inertiel (celui qui n’est pas accéléré ou tourné), les lois de Newton ont les formes simples données dans ce chapitre et toutes les forces sont de vraies forces ayant une origine physique.