Ressources · 4ᵉ · Physique
Fiche de révision : Interactions et forces
Actions mécaniques de contact ou à distance et leurs effets ; interaction ; diagramme objet-interaction ; force : point d’application, direction, sens et valeur en newtons ; dynamomètre ; représentation d’une force à l’échelle ; deux forces qui se compensent.
Interactions : actions mécaniques et forces
Fiche méthode
(Physique 4ᵉ · Mouvement et interactions · Modéliser une interaction par une force)
La démarche pour tout exercice sur les forces
1. Je choisis le système et je fais l’inventaire des objets qui agissent sur lui : contact d’abord, puis à distance (la Terre toujours).
2. Je modélise chaque action par une force : point d’application, direction, sens, valeur en N.
3. Je représente ou je conclus : flèche à l’échelle ; objet immobile soumis à deux forces → elles se compensent.
Cas 1 · Contact ou à distance, effets, interaction
Réflexe — je nomme l’acteur et le receveur, puis je me demande s’ils se touchent ; je regarde ce que l’action change : mouvement ou forme.
Exemple. Une gymnaste rebondit sur un trampoline : la toile se creuse sous ses pieds, puis la renvoie vers le haut.
Action de la gymnaste sur la toile : de contact ; effet : déformation. La toile agit en retour sur la gymnaste et la renvoie vers le haut (modification du mouvement) : interaction.
Attention — l’air et l’eau agissent par contact, même si on ne les voit pas.
Cas 2 · Diagramme objet-interaction
Réflexe — système en valeur ; traits pleins pour tout ce qui le touche ; traits pointillés pour la Terre et les autres actions à distance.
Exemple. Un hamac occupé, accroché entre deux arbres par deux cordes. Système : la personne.
Contact : le hamac (trait plein) ; à distance : la Terre (trait pointillé). Les cordes et les arbres ne touchent pas la personne.
Attention — seuls les objets qui touchent le système, ou agissent sur lui à distance, figurent dans le diagramme.
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Cas 3 · Caractéristiques d’une force, unités, dynamomètre
Réflexe — où, sur quelle droite, vers où, combien ; pour convertir, 1 kN = 1 000 N et 1 N = 1 000 mN.
Exemple. Un dynamomètre gradué de 0 à 20 N, une petite graduation pour 0,5 N : l’index est 3 graduations après 12 N.
12 + 3 × 0,5 = 13,5 N, soit 13 500 mN.
Attention — direction (la droite) et sens (vers où sur cette droite) sont deux caractéristiques différentes.
Cas 4 · Représenter une force à l’échelle
Réflexe — longueur = valeur ÷ (newtons pour 1 cm) ; valeur = longueur × (newtons pour 1 cm).
Exemple. Échelle 1 cm pour 40 N. Longueur pour 180 N ? Valeur d’une flèche de 2,5 cm ?
180 ÷ 40 = 4,5 cm ; 2,5 × 40 = 100 N.
Attention — la flèche part du point d’application, pas de n’importe quel bord de l’objet.
Cas 5 · Deux forces qui se compensent
Réflexe — objet immobile, deux forces → même direction, sens opposés, même valeur.
Exemple. Une mangeoire à oiseaux est suspendue immobile à une ficelle ; la Terre l’attire avec 9 N.
Fficelle/mangeoire : verticale, vers le haut, 9 N, appliquée au point d’attache de la ficelle.
Attention — deux forces de même valeur et de même sens ne se compensent pas : leurs effets s’ajoutent.
Les pièges
- Écrire « le ballon a une force » : une force est toujours exercée par un objet sur un autre.
- Oublier la Terre dans le diagramme objet-interaction, ou y mettre un objet qui ne touche pas le système.
- Confondre la direction (verticale) et le sens (vers le haut).
- Multiplier au lieu de diviser : avec 1 cm pour 60 N, 240 N donnent 4 cm, pas 14 400 cm.
- Croire qu’un objet immobile ne subit aucune force.
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