Poids : Force gravitationnelle exercée par la Terre sur un objet. \(\vec{P} = m\vec{g}\) où g ≈ 9.81 m/s² sur Terre.
- Identifier la masse m de l'objet
- Utiliser l'accélération de la pesanteur g = 9.81 m/s²
- Appliquer la formule P = mg
Masse de l'objet : m = 5 kg, Accélération de la pesanteur : g = 9.81 m/s²
\(\vec{P} = m\vec{g}\), donc \(P = mg\)
\(P = 5 \times 9.81 = 49.05\) N
Le poids est une force à distance de type gravitationnelle.
Le poids de l'objet est de 49.05 newtons. C'est une force à distance de type gravitationnelle.
• Type de force : Le poids est une force à distance
• Direction : Le poids est toujours dirigé vers le centre de la Terre
• Point d'application : Le poids s'applique au centre de gravité de l'objet
Forces de contact : Forces qui nécessitent un contact physique entre objets. Exemples : réaction normale, force de frottement, tension.
La boîte est en contact avec la table, donc il y a des forces de contact.
La seule force de contact est la réaction de la table sur la boîte : la réaction normale \(\vec{R}_N\).
Le poids \(\vec{P}\) de la boîte est une force à distance (gravitationnelle).
La boîte est immobile, donc : \(\vec{R}_N + \vec{P} = \vec{0}\), donc \(\vec{R}_N = -\vec{P}\).
\(R_N = P = mg = 10 \times 9.81 = 98.1\) N, dirigée vers le haut.
La seule force de contact agissant sur la boîte est la réaction normale de la table, d'intensité 98.1 N, dirigée vers le haut.
• Contact physique : La force de réaction normale nécessite un contact
• Direction : La réaction normale est perpendiculaire à la surface de contact
• Équilibre : La réaction compense exactement le poids dans ce cas
Force électrostatique : Force à distance entre charges électriques. Suivant la loi de Coulomb : \(F = k\frac{q_1q_2}{r^2}\).
Charge 1 : q₁ = +2 μC = +2×10⁻⁶ C, Charge 2 : q₂ = -3 μC = -3×10⁻⁶ C
La force entre charges électriques est une force électrostatique, qui est une force à distance.
Les charges sont de signes opposés (+ et -), donc la force est attractive.
La force électrostatique obéit à la loi de Coulomb : \(F = k\frac{|q_1||q_2|}{r^2}\).
\(F = 8.99\times10^9 \times \frac{2\times10^{-6} \times 3\times10^{-6}}{(0.1)^2} = 5.39\) N
La force en jeu est une force électrostatique attractive, qui est une force à distance.
• Force à distance : La force électrostatique agit sans contact
• Nature : Charges opposées s'attirent, charges identiques se repoussent
• Intensité : Proportionnelle au produit des charges, inversement proportionnelle au carré de la distance
Tension d'un fil : Force de contact exercée par un fil tendu sur un objet. La tension est une force de liaison.
Le poids \(\vec{P}\) de l'objet, dû à l'attraction gravitationnelle de la Terre.
La tension \(\vec{T}\) du fil qui soutient l'objet. C'est une force de contact.
Si l'objet est immobile, il est en équilibre : \(\vec{T} + \vec{P} = \vec{0}\).
La tension \(\vec{T}\) est verticale, dirigée vers le haut, d'intensité égale au poids.
Sur l'axe vertical ascendant : T - P = 0, donc T = P = mg.
Deux forces agissent sur l'objet : le poids (force à distance) et la tension du fil (force de contact). En équilibre, T = P.
• Force à distance : Le poids agit sans contact direct
• Force de contact : La tension nécessite le contact avec le fil
• Équilibre : La tension compense exactement le poids
Force de poussée : Force de contact exercée par une personne sur un objet. Implique une interaction directe.
La force de poussée exercée par la personne sur le chariot est une force de contact.
Le chariot exerce une force de réaction sur la personne (troisième loi de Newton).
Le sol exerce une force de frottement sur les roues du chariot, c'est aussi une force de contact.
Le chariot est en contact avec le sol, donc il subit la réaction normale du sol.
Toutes ces forces (poussée, réaction, frottement, réaction normale) sont des forces de contact.
Le poids du chariot est une force à distance (gravitationnelle), mais la poussée est bien de contact.
Les forces de contact impliquées sont : la force de poussée de la personne sur le chariot, la réaction du chariot sur la personne, les forces de frottement et la réaction normale du sol.
• Force de contact : La poussée nécessite un contact direct entre la personne et le chariot
• Réaction : La force de poussée a une réaction égale et opposée
• Frottement : Force de contact entre les roues et le sol
- Question-clé : Est-ce qu'un contact physique est nécessaire ?
- Forces à distance : Gravitationnelle (P = mg), électrostatique, magnétique
- Forces de contact : Tension, réaction normale, frottement, poussée, traction
- Analyse : Identifier tous les objets en contact avec le système
- Les forces à distance agissent sans contact direct entre objets
- Les forces de contact nécessitent un contact physique entre objets
- Le poids est une force à distance (gravitationnelle)
- La réaction normale est une force de contact
- La tension d'un fil est une force de contact
