L'action sur un systèmeCe dont on a choisi d'étudier le mouvement, l'équilibre ou la déformation : objet, personne, particule, astre... ne se voit pas. On en voit les effets.
- la modification de sa vitesse (valeur et/ou direction) ;
- son équilibre ;
- sa déformation.
Une action ne vient jamais de nulle part.
Parce qu'une action ne se voit pas, le concept de force a été inventé :
Une force est caractérisée par :
– point d'application (au point de contact, sinon au "centre") ;
– direction (ou droite d'action) ;
– sens ;
– valeur en newtons (N).
Représenter la force \( \displaystyle\mathsf {\overrightarrow{F}_{_{A/B}}} \) exercée par la main sur sur le dynamomètre. Échelle : 1 N représenté par 4 cm
Ce principeAffirmation qu'aucune expérience n'a encore invalidée, et qui ne se démontre pas est aussi connu comme la 3e loi de Newton :
Lorsque deux corps A et B sont en interaction, la force de A sur B est égale et opposée à la force de B sur A.
\( \displaystyle\mathsf {\overrightarrow{F}_{_{A/B}}\ = \ -\ \overrightarrow{F}_{_{B/A}}} \)
Deux systèmes A et B de masses mA et mB, dont les centres sont séparés d'une distance d, exercent l'un sur l'autre des forces attractives égales et opposées :
\( \displaystyle\mathsf {\overrightarrow{F}_{_{A/B}}\ = \ -\ \overrightarrow{F}_{_{B/A}}} \) de valeur commune :
\( \displaystyle\mathsf {F =\ G\ x\ \frac{m_A.m_B}{d^2}} \)
\( \displaystyle\mathsf {F\ (N)} \)
\( \displaystyle\mathsf {m\ (kg)} \)
\( \displaystyle\mathsf {d\ (m)} \)
\( \displaystyle\mathsf {G\ =\ 6,67.10^{-11}\ N.m^2.kg^{-2}} \)
Exercice : Le téléscope Hubble a été satellisé autour de la Terre à une distance d du centre de la Terre. Calculer la valeur des forces gravitationnelles qui s'exercent entre Hubble et la Terre.
Données :
Distance d = 6,97.103 km
Masse de la Terre : mT = 5,97.1024 kg
Masse du sattellite : mS = 1,1.104 kg
Le poids \( \displaystyle\mathsf {\overrightarrow{P}} \) d'un système de masse m (en kg) au voisinage de la terre est la force d'attraction exercée à distance par la Terre sur le système
- direction : la verticale du lieu ;
- le sens : vers le bas ;
- la valeur :
P = m.g
P en N
m en kg
g en N.kg-1
À la surface de la Terre, la valeur moyenne de l'intensité de la pesanteur est :
g = 9,81 N.kg-1
La réaction \( \displaystyle\mathsf {\overrightarrow{R}} \) d'un support est une force de contact. Elle est exercée PAR le support SUR le système.
En l'absence de frottements (que le système soit immobile ou en mouvement) cette force est perpendiculaire au support, dirigée vers le système.
La force exercée par un fil (ressort, câble...) \( \displaystyle\mathsf {\overrightarrow{T}} \) qui modélise l'action qu'exerce ce fil sur le système a les caractéristiques :
- direction : celle du fil ;
- le sens : va du système étudié vers le fil ;
- le point d’application : point d'attache entre le fil et le système ;
- la valeur : T
