Forces

Actions mécaniques
et principe d'inertie

1. Effet d'une force sur le mouvement d'un corps

a) Représentation d'une force

L'épreuve olympique du lancé de marteau consiste a faire tournoyer rapidement une sphère de masse m (le marteau) afin de lui donner une force centrifuge importante. C'est cette force qui propulsera la sphère à l'instant du laché. Le but étant d'envoyer le plus loin possible la sphère pour gagner l'épreuve.

On a représenté sur cette image, la force qu'exerce la sphère sur le câble.

Une force est définie par 4 critères :

Son point d'application (ici c'est la fixation du cable sur la sphère : point A)
Sa direction (C'est la droite matérialisée par le cable tendu : droite D)
Son sens (ici vers la droite)
Son intensité (elle est représenté par la longueur AB de la flèche, et a pour unité le Newton (N))

b) Effet d'une force sur un corps

Lorsque je frappe le ballon du pied pour marquer un but, il arrive parfois que la trajectoire aerienne du ballon ne soit pas une ligne droite. La force du vent est capable de modifier la trajectoire.

Lorsque j'ouvre mon parachute, l'air crée une force résistante opposée au sens du déplacement : Je suis freiné.
Une force peut donc diminuer une vitesse.

Lorsque les voiles sont hissées, les forces créées par le vent provoquent l'accélération de mon bateau.
Une force peut donc augmenter une vitesse.

Lorsque la main de l'archer tend la corde, le bois de l'arc se déforme en se tordant.

En résumé :

Appliquée à un objet, une force peut donc :

Modifier la trajectoire de cet objet;
Modifier sa vitesse (en l'augmentant, ou en la diminuant).
Modifier sa forme.

c) Influence de la masse du corps

L'épreuve de lancer de poids consiste propulser le plus loin possible, une masse de 6 kg (pour les garçons) ou de 4 kg (pour les filles). Si une même personne lance successivement ces deux masses, on constate que la masse de 4 kg est envoyée plus loin que celle de 6 kg.

La force du bras étant la même dans les deux expériences, on en déduit que :

L'influence d'une force sur un objet est d'autant plus importante que la masse de cet objet est faible.

2. Principe d'inertie

a) Système persévérant dans son état d'immobilité

Chaque groupe de personnes tire en sens opposé sur la corde. Si les intensités des forces sont identiques, alors l'ensemble reste immobile. Globalement ces deux forces s'annulent et ne peuvent donc provoquer de mouvement.

b) Système persévérant dans son mouvement initial

L'avion en vol horizontal est animé d'un mouvement rectiligne uniforme. La portance est équilibrée par le poids, et la trainée est équilibrée par la traction. La résultante des forces appliquées à l'avion est nulle et le mouvement reste rectiligne uniforme.

En conclusion :

Dans un référentiel terrestre, un objet persèvère dans son état de repos, ou de mouvement rectiligne uniforme, si la résultante des forces appliquées à cet objet est nulle.