Nous expliquons ce qu’est une force, ses unités et comment cette grandeur est classée. En outre, ses caractéristiques générales, ses propriétés et plus encore.
Qu’est-ce que la force ?
La force est tout agent ayant la capacité de modifier la quantité de mouvement ou la forme des matériaux . Ce qui mesure la force, en tant que grandeur vectorielle, c’est l’intensité des interactions entre deux particules ou systèmes de particules.
Elle se distingue des notions de travail (qui existe lorsqu’une force agit sur un corps, générant son déplacement) et d’énergie (qui est une mesure de la capacité d’une particule ou d’un corps à générer du travail).
Isaac Newton a inventé le premier instrument de mesure des forces, appelé dynamomètre . Puisque le poids est une forme de force, il est également utilisé pour peser des objets.
Voir aussi: lois de Newton
unités de force
Il existe différentes façons de mesurer la force, selon les différents systèmes :
- Système international d’unités . Dans ce système, la masse est mesurée en kilogrammes et l’accélération en mètres par seconde au carré. Ainsi, la force est mesurée en Newtons (N), soit un Newton égal à un kilogramme par mètre sur des secondes au carré (kg.m/s 2 ).
- Système technique . Ce système mesure la force selon des unités techniques de masse (utm), sans dépendre d’autres grandeurs. C’est pourquoi c’est une unité fondamentale. La mesure de la force dans ce système est le kilogramme-force (kgf).
- Système d’unités cégésimal . Sa mesure de force est la dyne (dyn).
- Système anglo-saxon d’unités . Sa mesure de force est la livre-force (lbf).
type de force
Parmi les différents types de force, les principaux sont :
- force gravitationnelle . C’est la force d’attraction entre deux corps. Cela dépend de la distance entre eux et leurs masses.
- force électromagnétique . Elle affecte les corps chargés électriquement. Entre des corps chargés de charges opposées il y a une force qui les attire, tandis qu’entre des corps chargés de charges égales il y a une force qui les repousse. La force électromagnétique intervient dans les transformations physiques et chimiques des atomes et des molécules .
- Forte force nucléaire . Il maintient ensemble les composants des noyaux atomiques : les neutrons et les protons.
- force nucléaire faible . Il est responsable, entre autres, de la désintégration bêta du noyau atomique.
- Force de frottement statique . C’est la résistance offerte par un corps à déplacer, elle est égale (mais en sens inverse) à la force minimale nécessaire pour le déplacer.
- force élastique . C’est la capacité de certains objets à retrouver leur forme d’origine lorsqu’ils sont déformés. Par exemple, les ressorts. La force élastique dépend de certaines propriétés physiques des objets.
- Force de frottement . Lorsqu’un objet se déplace sur un autre, la résistance que le second oppose au mouvement du premier s’appelle la force de frottement.
- force régulière . C’est la force que la surface sur laquelle repose un corps exerce sur lui. Sa direction est perpendiculaire à la surface.
- force de poussée . Les fluides ( liquides ou gaz ) exercent une force de poussée sur les corps qui y sont immergés . Cette force est verticale et ascendante.
propriétés de la force
Parce qu’il s’agit d’une magnitude vectorielle, chaque force a quatre propriétés :
- intensité . C’est la quantité de force exercée.
- adresse . Toute force s’exerce dans l’espace, selon un angle ou une inclinaison par rapport à un référentiel.
- Sens . Lorsque deux objets exercent des forces l’un sur l’autre, la direction des deux forces peut être la même, mais de sens opposé (par exemple, une force s’exerce de haut en bas tandis que l’autre force s’exerce de bas en haut).
- Poste d’application . C’est la surface ou le point où la force est appliquée.
systèmes de force
Un système de forces existe lorsque plusieurs forces agissent sur le même corps en même temps . De l’interaction de chacune de ces forces (composantes), une force unique est appelée force résultante. Ces systèmes peuvent être :
- forces colinéaires . Les forces sont appliquées sur la même ligne, c’est-à-dire qu’elles ont la même direction, mais elles peuvent ou non avoir la même direction.
- forces parallèles . Les forces ne sont pas appliquées sur la même ligne mais sur des lignes parallèles. S’ils ont la même direction, la force résultante sera la somme de tous. S’ils ont la direction opposée, ils doivent être soustraits.
- Congruences angulaires . Les forces ont des directions différentes mais se croisent en un point.
Force de contact et de distance
Les forces que les corps exercent les uns sur les autres se distinguent en :
- forces de contact . Ce sont toutes des forces qui s’exercent par contact entre deux objets. Par exemple, la force de frottement.
- Forces à distance Ce sont celles qui s’exercent même lorsque les objets sont éloignés les uns des autres. Par exemple, la force gravitationnelle et la force électromagnétique.
moment de force linéaire
La force mesure l’intensité des interactions entre deux particules ou systèmes de particules et est calculée comme la masse d’un corps multipliée par son accélération. La quantité de mouvement linéaire est le produit de la masse par la vitesse. On l’appelle aussi élan.
Effets statiques et dynamiques de la force
Les effets d’une force peuvent être :
- effets statiques . Ils se produisent lorsqu’une force déforme les corps.
- effets dynamiques . Ils se produisent lorsqu’une force modifie la vitesse d’un corps.
Effets de la force sur différents types de corps
Chaque objet possède des caractéristiques physiques qui le font réagir de différentes manières à certaines forces :
- corps élastiques . Ils se déforment lorsqu’une force leur est appliquée, mais ils reviennent à leur état initial lorsque la force n’est plus appliquée.
- corps en plastique . Ils se déforment lorsqu’une force leur est appliquée et ne peuvent pas retrouver leur état initial.
- corps solide . Ils ne sont pas déformés ou modifiés par les forces appliquées, à moins que la force ne soit suffisamment forte pour les casser.
Les interactions entre ces différents objets dépendent des propriétés (intensité, direction, sens et point d’application) du couple de forces mis en jeu. Par exemple, une balle en caoutchouc (élastique) frappant un mur (solide) est momentanément déformée à l’instant où elle frappe le mur, puis la force de réaction du mur sur la balle changera de direction.
Durée de la force
Selon la durée d’application des forces, elles sont classées en :
- forces instantanées . Ils agissent pendant un bref instant et, par conséquent, ils génèrent des mouvements uniformes.
- Forces constantes . Ils agissent en continu sur les corps, de sorte que les corps sont continuellement accélérés pendant que la force est appliquée. Un exemple est la force de gravité .
Extériorité ou intériorité de la force
Bien que nous parlions principalement des forces qu’un corps exerce sur un autre (force externe), il existe également des forces internes aux corps. Les forces atomiques, par exemple, sont des forces internes à un objet .
En revanche, si l’on considère deux corps comme un système physique par exemple, les forces que l’un exerce sur l’autre seront internes au système.
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