Forces : modèle des actions et interactions

Les forces sont la modélisation schématique des actions.

Schéma d'une interaction électrostatique entre 2 charges identiques

Actions et interactions

Si un objet A est en interaction avec un objet B

cela signifie que

l’action de l’objet A sur l’objet B est simultanée avec l’action de l’objet B sur l’objet A.

Exemple 1 : La raquette et la balle

Qui de la balle ou de la raquette a agi en premier ?

Une raquette frappant une balle de tennis

Ni l’un ni l’autre ou les deux en même temps. Il y a interaction entre la balle de tennis et la raquette

Exemple 2 : Le Terre et la lune

Est-ce la lune qui agit sur la Terre ou la Terre qui agit sur la lune ?

La lune en interaction avec la Terre

Les 2 réponses sont les bonnes : la lune et la Terre sont en interaction même si la lune est plus petite elle agit quand même.

Pour aller plus loin

Lorsque vous chutez en parachute, est-ce la Terre qui agit sur vous ou vous qui agissez sur la Terre ?

 

Les 2 réponses sont les bonnes : vous aussi, vous attirez la Terre. Mais elle est tellement massive que ce n’est pas elle qui viendra à vous mais vous à elle.

Contre exemple

Vous appuyez sur un bouton de la télécommande pour changer de chaine. Y-a-t’il une interaction entre la télé et vous ?

Une télécommande

Il n’y a ni action ni interaction. C’est votre doigt qui agit sur le bouton, créant un signal électrique qui traverse la télécommande pour être converti en signal lumineux qui agira sur la télévision…

Comment nommer les actions (= forces ) ?

Il faudra distinguer :

  • L’objet receveur (ou objet d’étude)
  • Les objets donneurs (ou objets qui agissent)

Actions s’exerçant sur l’objet d’étude

Situation : Un livre posé sur une table. De nombreux objets agissent sur le livre: la Terre, la table.

Diagramme Objet Interaction (DOI)

Nommer les actions (= Forces) :

  • Action (=Force) exercée par la Terre sur le livre : F Terre / livre
  • Action (=Force) exercée par la table sur le livre : F Table / livre

Interaction entre 2 objets

Situation : Un livre posé sur une table. Il existe une interaction entre ces 2 objets.

Diagramme Objet Interaction (DOI)
Diagramme objet interaction entre un livre et la Terre

Nommer les actions (= Forces) :

  • Force exercée par le livre sur la table : F livre / table
  • Force exercée par la table sur le livre. F table / livre

Comment schématiser une force ?

Pour modéliser une action/interaction de contact ou à distance, on schématisera à l’aide de vecteurs. Un vecteur est défini par :
  • Son point d’application (ou point de départ du vecteur)
  • Sa direction
  • Son sens
  • Sa norme ou son intensité (= sa longueur)

Forces s’exerçant sur l’objet d’étude

Situation : Un livre posé sur une table. De nombreux objets agissent sur le livre: la Terre, la table.

Grace au DOI précédent, on peut schématiser les forces qui s’exercent sur un livre posé sur une table.

Schéma des forces qui s'exercent sur un livre

Forces entre 2 objets en interaction

Situation : Un livre posé sur une table. Il existe une interaction entre ces 2 objets.

Grace au DOI précédent, on peut schématiser des forces lors d’une interaction entre un livre et une table.

Schéma des forces de l'interaction entre un livre et une table

Des forces à dessiner

Animation qui permet de dessiner, décrire et mesurer les forces pour différentes situations : il faudra être attentif à indiquer la bonne direction et le bon sens ainsi que mesurer valeur de la force à l’aide de l’échelle.
Illustration de l’animation sur les actions et forces mécaniques proposée par le site web ac-caen.fr

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