Modéliser une force

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Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Temps, mouvement et évolution
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Modéliser une force

FB_Bac_98618_PhyT_S_017

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Rappels de cours

1Définition d’une force


 Deux systèmes sont en interaction lorsqu’ils exercent une action l’un sur l’autre. Cette action est modélisée par une force.

 On distingue différents types de forces : force de contact et force à distance ; force répartie et force localisée, etc.


 On définit le vecteur force par :

– son point d’application (pour le poids : le centre de gravité) ;

– sa direction et son sens (pour le poids : vertical descendant) ;

– sa valeur, en newtons (pour le poids d’une pomme de 100 g : ).

2Exemples de force

AForce exercée par un support (réaction du support)

Il est d’usage de la décomposer selon deux directions en : (frottement), parallèle au support et (réaction normale), perpendiculaire au support.


BPoussée d’Archimède


Un corps complètement ou partiellement immergé dans un fluide de masse volumique subit une poussée ascendante qui s’exerce au centre de gravité de la partie immergée. Sa valeur est :



en

, volume immergé en

, intensité de la pesanteur en

Méthodes

Représenter une force

Une moto ralentit pour s’arrêter. On suppose que l’ensemble des actions qu’elle subit peut être modélisé par trois forces extérieures. Représenter ces forces (la moto sera supposée ponctuelle).

Conseils

Définir le système et le référentiel puis rechercher avec quels corps la moto est en interaction. Noter que la force exercée par les freins est une force intérieure.

Solution

Le système {moto} est étudié dans le référentiel terrestre. Il est en interaction avec la Terre (poids ) et le sol (réaction du support ). Pour modéliser les actions avec trois forces, il faut subdiviser la seconde en frottements et réaction normale . et ont la même longueur car les deux forces se compensent. On oriente dans le sens opposé au mouvement (freinage). Les forces ne se compensent pas puisque le mouvement est ralenti, donc modifié (>fiche15).

Calculer la valeur d’une force

Un skieur de masse m= 75 kg est arrêté sur une piste inclinée de 20° par rapport à l’horizontale. Déterminer la valeur f des frottements de la neige sur les skis.

Données : g= 10  ; cos 20° = 0,94 ; sin 20° = 0,34.

Solution

Le système {skieur} est étudié dans le référentiel terrestre. Son mouvement (ici l’état de repos) n’est pas modifié donc il est soumis à des forces qui se compensent. Il est en interaction avec la Terre (poids ) et le sol (réaction du support ). On a R=P=mg.

Pour calculer f il faut ici encore décomposer en et . est la projection orthogonale de sur la pente.

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