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Forces et effets des forces

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Objectif : Une force est une action mécanique qui peut modifier le mouvement ou la forme d'un solide. Pour étudier plus facilement leurs effets, on modélise les actions mécaniques par un outil mathématique : l'outil vectoriel.

1. Les différents types d'actions mécaniques

a. Action mécanique localisée ou répartie

Une action mécanique est localisée lorsqu'elle s'exerce en un point d'un solide. Les solides, ou les parties de solide, suffisamment petits peuvent être assimilés à des points.

Une action mécanique est répartie lorsqu'elle s'exerce sur :
–une partie de la surface ou sur toute la surface d'un solide ;
–une partie du volume ou sur tout le volume d'un solide.

b. Action mécanique de contact ou à distance

Une action mécanique de contact s'exerce entre au moins deux solides qui se touchent, alors qu'une action mécanique à distance s'exerce entre des systèmes éloignés les uns des autres.

Cette distinction n'est valable qu'à l'échelle macroscopique. A l'échelle microscopique, les actions mécaniques sont des actions à distance (interactions électromagnétiques).

Remarque : Les actions à distance sont en général des actions mécaniques réparties.

c. Exemples

L'action du vent sur la voile d'un bateau est une action mécanique de contact (le vent touche la voile) répartie sur toute ou une partie de la voile.
Lorsqu'un joueur de football frappe dans un ballon, l'action mécanique exercée par le pied sur le ballon est une action mécanique localisée, si la surface de contact entre le pied et le ballon est suffisamment petite.
Un aimant exerce une action mécanique à distance répartie sur tout le volume d'un autre aimant qu'il attire ou repousse.

2. Modélisation d'une force