Forces et effets des forces 6863

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Chapitre 4

Forces et effets des forces

Actions et vecteurs force

• Un vecteur force F_A/B modélise l’action à distance ou de contact qu’un système A exerce sur un système B.

• Direction et sens : ceux de l’action qu’elle modélise.

• Valeur : exprimée en newton (N), elle caractérise l’intensité de l’action.

• Sil certaines forces à distance comme le poids possèdent un point d’application, il n’est pas possible de définir a priori un point d’application pour les forces exercée par un fil ou ressort.

Poussée d’Archimède

• La poussée d’Archimède est la somme vectorielle des forces de pression qu’exerce un fluide (gaz ou liquide) sur la surface d’un corps totalement baigné (on dit immergé) par ce fluide.

• Le vecteur force F_A associé est l’opposé du poids du fluide déplacé par le corps immergé :

F_A = -P_{fluide déplacé} = -?Vg

? Masse volumique du fluide en kg.m^-3

V volume du corps immergé dans le fluide en m³

g valeur de la pesanteur en N.kg^-1

• L’expression de la poussé d’Archimède est valable que le corps soit immobile ou en mouvement par rapport au fluide. Dans ce dernier cas, un solide en translation subit en outre une force dépendant de la valeur de la vitesse par rapport au fluide.

Force de rappel exercée par un ressort

• Un ressort de longueur l exerce une force de rappel sur le solide auquel il est attaché. Elle a pour caractéristique :

• Direction : celle du ressort ;

• Sens : allant de l’objet vers le ressort est étiré, du ressort vers l’objet si le ressort est comprimé ;

• Valeur : F =k?l k raideur de ressort, en N.m^-1

?l=l-l0 allongement algébrique du ressort, en mètre

Point d’application : point de contact entre l’objet et le ressort

Effets des forces extérieurs au système

• Sous l’effet de deux forces, un solide peut être déformé sans qu’il n’acquière un mouvement.

• Si un solide subit une force unique, ou un ensemble de forces dont la somme vectorielle n’est pas nulle, le vecteur vitesse de son centre d’inertie varie dans un référentiel galiléen

• Un solide peut être mis en rotation autour d’un axe fixe par une force dont la droite d’action ne coupe pas l’axe et pas parallèle à l’axe.