Poids : Force gravitationnelle exercée par la Terre sur un objet.
- Calculer la norme : P = m × g
- Déterminer le point d'application (centre de gravité)
- Déterminer la direction (verticale)
- Déterminer le sens (vers le bas)
- Choisir une échelle et tracer la flèche
P = m × g = 2 × 9.8 = 19.6 N
Le point d'application est le centre de gravité de l'objet.
Direction : verticale
Sens : vers le bas (vers le centre de la Terre)
1 cm → 10 N
Donc 19.6 N → 1.96 cm ≈ 2 cm
Le poids est représenté par une flèche de 2 cm vers le bas, partant du centre de gravité.
• Calcul : P = m × g
• Direction : Toujours verticale
• Sens : Toujours vers le bas
Force de contact : Force exercée par un objet sur un autre par contact direct.
Le point d'application est là où la main touche l'objet.
La direction dépend de la manière dont la main pousse ou tire.
Le sens est dans la direction du mouvement ou de l'effort appliqué.
Supposons une force de 15 N vers la droite.
Avec l'échelle 1 cm → 5 N, la flèche mesure 3 cm.
La force est représentée par une flèche de 3 cm vers la droite, partant du point de contact.
• Contact direct : Le point d'application est le point de contact
• Direction : Dépend de l'orientation de la main
• Norme : Proportionnelle à l'effort fourni
Force de soutien : Force exercée par un support pour équilibrer le poids.
Un objet repose sur une table horizontale. Le poids tire vers le bas.
Le point d'application est là où l'objet touche la table.
Direction : verticale
Sens : vers le haut (opposé au poids)
Pour un objet de 2 kg : P = 19.6 N
La force de soutien équilibre le poids : R = 19.6 N
Avec l'échelle 1 cm → 10 N, la flèche mesure 1.96 cm ≈ 2 cm
La force de soutien est une flèche de 2 cm vers le haut, au point de contact.
• Équilibre : La force de soutien compense le poids
• Direction : Perpendiculaire à la surface de contact
• Sens opposé : Vers le haut pour compenser le poids
Force du vent : Force exercée par l'air en mouvement sur un objet.
Le vent souffle horizontalement sur un objet. La force est exercée sur toute la surface exposée.
Le point d'application est le centre de surface de la face exposée au vent.
Direction : horizontale
Sens : dans le sens du vent
Supposons une force de 25 N vers la droite.
Avec l'échelle 1 cm → 5 N, la flèche mesure 5 cm.
La force du vent est une flèche de 5 cm vers la droite, au centre de la surface exposée.
• Direction : Suivant la direction du vent
• Surface : La force s'applique sur la surface exposée
• Norme : Proportionnelle à la vitesse du vent et à la surface
Force magnétique : Force à distance exercée par un aimant.
Un aimant attire un objet métallique. La force s'exerce à distance.
Le point d'application est sur l'objet attiré (le métal).
Direction : droite reliant les deux objets
Sens : du métal vers l'aimant (force attractive)
Supposons une force de 8 N.
Avec l'échelle 1 cm → 2 N, la flèche mesure 4 cm.
La force magnétique est une flèche de 4 cm allant du métal vers l'aimant.
• Force à distance : S'exerce sans contact
• Direction : Ligne reliant les deux objets
• Sens : Vers l'aimant pour une force attractive
Force de traction : Force exercée par un câble tendu sur un objet.
Un câble est attaché à un objet et tiré dans une certaine direction.
Le point d'application est le point d'attache du câble sur l'objet.
Direction : celle du câble
Sens : dans le prolongement du câble, vers l'extérieur de l'objet
Supposons une force de traction de 30 N.
Avec l'échelle 1 cm → 10 N, la flèche mesure 3 cm.
La force de traction est une flèche de 3 cm dans le sens du câble, au point d'attache.
• Direction : Celle du câble
• Sens : Toujours dans le sens de l'étirement
• Point d'application : Point d'attache du câble
Force de friction : Force de contact opposée au mouvement.
Un objet glisse sur une surface. La force de friction s'oppose au mouvement.
Le point d'application est la surface de contact entre l'objet et le support.
Direction : parallèle à la surface de contact
Sens : opposé au mouvement de l'objet
Supposons une force de friction de 5 N.
Avec l'échelle 1 cm → 1 N, la flèche mesure 5 cm.
La force de friction est une flèche de 5 cm opposée au mouvement, au niveau de la surface de contact.
• Direction : Parallèle à la surface
• Sens opposé : Toujours contraire au mouvement
• Effet : Ralentit ou empêche le glissement
Poussée d'Archimède : Force exercée par un fluide sur un objet immergé.
Un objet est immergé dans un liquide. Il subit une force ascendante.
Le point d'application est le centre de poussée (proche du centre de gravité de l'objet).
Direction : verticale
Sens : vers le haut (opposé au poids)
Pour un objet de volume 0.5 L dans l'eau : F = ρ × V × g = 1000 × 0.0005 × 9.8 = 4.9 N
Avec l'échelle 1 cm → 1 N, la flèche mesure 4.9 cm ≈ 5 cm
La poussée d'Archimède est une flèche de 5 cm vers le haut, au centre de l'objet.
• Direction : Toujours verticale
• Sens : Toujours vers le haut
• Norme : F = ρ × V × g
Force électrostatique : Force à distance entre charges électriques.
Deux charges électriques interagissent à distance (charges opposées s'attirent).
Le point d'application est sur la charge subissant la force.
Direction : droite reliant les deux charges
Sens : vers l'autre charge si attraction, éloignement si répulsion
Supposons une force de 12 N (selon la loi de Coulomb).
Avec l'échelle 1 cm → 3 N, la flèche mesure 4 cm.
La force électrostatique est une flèche de 4 cm le long de la droite des charges.
• Force à distance : Pas de contact direct
• Direction : Ligne reliant les charges
• Sens : Dépend des signes des charges
Équilibre mécanique : Somme des forces nulle, pas d'accélération.
Un objet suspendu par deux câbles est en équilibre. Trois forces s'appliquent.
1. Poids : vertical, vers le bas
2. Tension câble 1 : direction du câble 1
3. Tension câble 2 : direction du câble 2
\(\vec{P} + \vec{T_1} + \vec{T_2} = \vec{0}\)
La somme vectorielle des forces est nulle.
Chaque force est représentée par une flèche respectant ses caractéristiques.
Le diagramme montre que les forces se compensent.
Le système est en équilibre : les forces se compensent mutuellement.
• Équilibre : Somme vectorielle nulle
• Diagramme : Représente toutes les forces
• Compensation : Les forces contraires s'annulent
