Introduction :

Si vous placez une balle sur le sol, elle reste immobile jusqu'à ce que vous la poussiez avec votre pied. De même, un livre sur votre bureau reste immobile à moins que vous ne le souleviez avec votre main. Lorsque vous laissez le livre après l'avoir soulevé, la force gravitationnelle le tire vers le bas. Dans chacun de ces cas, le mouvement de la balle ou du livre change en raison de l'influence d'une force de poussée ou de traction. En d'autres termes, les objets accélèrent, décélèrent ou changent de direction uniquement lorsqu'ils sont soumis à une force externe.

Éléments de l'article:

1.       Force :

2.       Combinaison des forces :

3.       Forces équilibrées et non équilibrées :

4.       Force et première loi du mouvement de Newton :

5.       Frottement :

6.       Frottement statique :

7.       Frottement dynamique :

8.       Frottement de roulement :

9.       Force et accélération :

10.   Deuxième loi de Newton :

11.   Unités de force :

12.   Gravité :

13.   Poids :

14.   Gravité et masse :

15.   Augmentation de la vitesse :

16.   Diminution de la vitesse :

17.   Calcul de l'accélération :

18.   Virage :

19.   Conclusion :

Force :

La force est le facteur d'influence qui agit pour changer le mouvement des objets, communément appelé force. Les forces peuvent être soit de poussée, soit de traction. Lorsque vous lancez une balle de golf, par exemple, vous appliquez une force, faisant accélérer la balle loin du club. Les forces changent également la direction du mouvement de la balle. Après avoir quitté le club, la trajectoire de la balle s'incurve vers le bas lorsqu'elle retourne au sol en raison de la force gravitationnelle qui la tire et modifie son mouvement. Lorsque la balle entre en collision avec le sol, la Terre exerce une force qui l'arrête. Les forces peuvent agir de différentes manières ; par exemple, un trombone peut être déplacé par une force magnétique, tiré par la gravité de la Terre ou poussé par votre force lorsque vous le ramassez. Tous ces exemples montrent des forces qui peuvent affecter un trombone.

Combinaison des forces :

Il est possible que plus d'une force agisse sur un objet. Par exemple, si vous tenez un trombone près d'un aimant, à la fois votre force et la force magnétique l'influencent, ainsi que la force gravitationnelle. La somme des forces influentes sur un objet s'appelle la force nette. La force nette détermine comment le mouvement d'un objet change lorsque plusieurs forces agissent sur lui. Lorsque le mouvement d'un objet change, sa vitesse et donc son accélération changent également. Si les forces agissent dans la même direction, elles se combinent pour former la force nette. Si deux forces agissent dans des directions opposées, la force nette est égale à la différence entre elles, avec sa direction dans la direction de la force la plus importante.

Forces équilibrées et non équilibrées :

Une force peut agir sur un objet sans causer d'accélération si d'autres forces d'annulation sont présentes. Si deux forces ou plus agissent sur un objet et s'annulent mutuellement, ce qui n'entraîne aucun changement de vitesse, ces forces sont appelées forces équilibrées. Dans ce cas, la force nette est nulle. Si la force nette n'est pas nulle, les forces sont déséquilibrées, entraînant un changement de la vitesse de l'objet.

Force et première loi du mouvement de Newton :

La première loi du mouvement de Newton stipule qu'un objet reste au repos ou en mouvement uniforme à moins d'être soumis à une force externe. Contrairement à la croyance populaire selon laquelle une force continue est nécessaire pour maintenir le mouvement, l'observation de Newton explique qu'une force n'est nécessaire que lorsqu'il y a une force non équilibrée agissant sur un objet.

Frottement :

Le frottement est la force responsable d'arrêter le mouvement des objets, et il s'oppose au mouvement relatif entre les surfaces. Le frottement empêche presque tous les objets de se déplacer indéfiniment. La reconnaissance par Galilée du rôle du frottement dans le mouvement a conduit à une meilleure compréhension de la nature du mouvement. Le frottement peut être statique ou dynamique, selon que l'objet est stationnaire ou en mouvement.

Frottement statique :

En essayant de déplacer un objet lourd, comme un réfrigérateur, vous pouvez remarquer qu'il ne bouge pas initialement. Si vous augmentez votre force de poussée, il commence soudainement à bouger. Cette résistance initiale au mouvement est due au frottement statique. Le frottement statique résulte de l'attraction entre les atomes des surfaces en contact, les faisant coller ensemble. Pour surmonter le frottement statique et initier le mouvement, vous devez exercer une force supérieure à la force de frottement statique.

Frottement dynamique :

Le frottement dynamique, ou frottement cinétique, se produit lorsqu'un corps glisse ou se déplace sur une surface. Il agit dans la direction opposée au mouvement de l'objet, provoquant une diminution de la vitesse. Le frottement dynamique est lié à la rugosité des surfaces en contact et nécessite une force continue pour maintenir le mouvement contre sa résistance.

Frottement de roulement :

Lorsque vous conduisez un vélo ou glissez sur une planche à roulettes, votre vitesse diminue en raison d'un autre type de frottement appelé frottement de roulement. Le frottement de roulement se produit lorsqu'un corps roule sur une surface. Dans le cas d'un vélo, le frottement de roulement se situe entre les pneus et le sol, et il contribue à ralentir le vélo. Le frottement de roulement est généralement inférieur au frottement dynamique entre les mêmes surfaces, expliquant la facilité de pousser une boîte sur des roues par rapport à la glisser.

Deuxième loi du mouvement de Newton

Force et accélération :

Lors de votre virée shopping dans les centres commerciaux, vous devez exercer une force pour pousser, arrêter ou changer la direction du chariot. Lequel est plus facile : arrêter un chariot plein ou un chariot vide, comme illustré dans la figure 7 ? L'accélération se produit lorsque la vitesse du corps augmente, diminue ou change de direction. La deuxième loi du mouvement de Newton relie la force nette agissant sur un corps à son accélération et à sa masse. La loi stipule que l'accélération d'un objet est égale à la force net

te agissant sur lui divisée par sa masse, avec une accélération dans la direction de la force nette. L'accélération (m/s^2) est calculée à l'aide de l'équation :

Deuxième loi de Newton :

La deuxième loi de Newton stipule que l'accélération d'un objet est égale à la force nette agissant sur lui divisée par sa masse, et que l'accélération est dans la direction de la force nette.

Unités de force :

La force est mesurée dans une unité appelée le "Newton". Comme la masse est mesurée en kilogrammes (kg) et l'accélération en mètres par seconde au carré (m/s^2), 1 Newton est défini comme la force nécessaire pour accélérer une masse de 1 kg de 1 m/s^2.

Gravité :

La gravité est une force familière qui attire les objets vers le bas. La force de gravité dépend des masses des objets et de la distance qui les sépare. La gravité est responsable de la rotation de la Terre autour du soleil et de l'orbite de la lune autour de la Terre.

Poids :

La balance domestique mesure le poids lorsque vous vous tenez dessus. Le poids est la force de gravité agissant sur un objet et est calculé à l'aide de l'équation :

Gravité et masse :

Le poids et la masse sont distincts ; le poids est une force mesurée en Newtons, tandis que la masse est la quantité de matière dans un objet mesurée en kilogrammes. La masse est constante, mais le poids varie en fonction de l'endroit en raison de différentes forces gravitationnelles.

Utilisation de la deuxième loi de Newton :

Cette loi est utilisée pour calculer l'accélération lorsque la masse et la force appliquée sont connues. L'accélération est déterminée en divisant le changement de vitesse par le changement de temps.

Augmentation de la vitesse :

Lorsqu'une force non équilibrée agit sur un objet en mouvement dans la direction de son mouvement, la vitesse de l'objet augmente. La figure 8 montre comment la force affecte la direction de la luge, entraînant une accélération et une augmentation de la vitesse.

Diminution de la vitesse :

Si une force non équilibrée agit dans la direction opposée au mouvement, la vitesse de l'objet diminue. La figure 9 montre une friction accrue entre la luge et la neige, entraînant une diminution de la vitesse.

Calcul de l'accélération :

La deuxième loi de Newton est utilisée pour calculer l'accélération. Par exemple, si vous tirez une boîte avec une force de 5 Newtons et sa masse est de 10 kg, l'accélération est calculée comme \(a = \frac{F}{m}.\)

Virage :

Lorsque la force nette agissant sur un objet en mouvement n'est pas dans la direction de sa vitesse, l'objet suit une trajectoire courbe au lieu de se déplacer en ligne droite. La figure 10 illustre la force gravitationnelle qui tire un ballon de basket vers le bas, provoquant une trajectoire courbe.

Conclusion :

Comprendre les éléments liés à la force et au mouvement est crucial pour comprendre la nature du monde qui nous entoure. La force reflète la capacité de changer le mouvement ou la forme, et la combinaison des forces illustre comment leur interaction peut entraîner divers effets. Les forces équilibrées et non équilibrées jouent un rôle vital dans la compréhension de l'état de mouvement, et l'application de la force et de la première loi de Newton explique comment l'état d'un corps change lorsqu'une force est appliquée.

D'autre part, le frottement, sous ses différentes formes (statique, cinétique et de roulement), apparaît comme un obstacle fondamental au mouvement et contribue à déterminer l'interaction entre les objets. La force et l'accélération sont directement liées à la compréhension de la dynamique et des changements de mouvement. Les unités de force forment la base de la mesure de l'impact des forces.

La gravité émerge comme un concept qui englobe tout dans l'univers, et la comprendre améliore notre compréhension du mouvement des objets en chute. Le poids, la masse et les trois lois de Newton sont les pierres angulaires de la compréhension des effets gravitationnels sur les objets.

L'utilisation de la deuxième loi de Newton ouvre de larges horizons pour comprendre les interactions entre les forces et les effets résultants. Les changements dans les calculs de vitesse et d'accélération reflètent l'ampleur de l'impact de la force et de l'accélération des objets. Le virage éclaire l'effet des forces pour changer la direction du mouvement.

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