CLASSIFICATION DES FORCES
Remarque
Cette démarche permit à I. Newton de déterminer l’expression de la force d’attraction
gravitationnelle en déterminant l’accélération des planètes autour du Soleil grâce aux
observations de J. Kepler.
4.2 Détermination statique d’une force
Une fois que l’on connaît une force (par exemple le poids), on peut déterminer les autres
forces par comparaison. C’est la méthode de mesure statique qui permet, à partir de situations
d’équilibre, de déterminer des égalités de forces.
Pour clarifier le problème, on étudie la situation suivante : on attache un ressort à un support
et on le laisse évoluer vers un état d’équilibre. Dans un premier temps, l’extrémité libre est
laissée à vide et on mesure une longueur à vide l 0 . Dans un deuxième temps, on accroche une
masse connue m à son extrémité libre et on mesure une longueur à l’équilibre l éq . Lorsque
la masse est à l’équilibre dans le référentiel terrestre, son accélération est nulle. Or elle est
soumise à deux forces :
• son poids
− →
P = m − → g ;
• la force de rappel exercée par le ressort
− →
T éq .
Le principe fondamental de la dynamique donne :
− → a =
− →
0 =
−
→
P +
− →
T éq ⇔
− →
T éq = −m − → g .
En faisant varier la masse m suspendue au ressort, on observe alors que plus m est grand, plus le ressort est étiré
à l’équilibre. On dispose ainsi d’une méthode qui permet
d’étudier le lien entre la force exercée par le ressort
− →
T éq et
son allongement Δl = l éq − l 0 . On peut alors montrer que
la force exercée par le ressort est proportionnelle à son
allongement (voir paragraphe 5.3).
l 0
l éq
− →
P
− →
T éq
Figure 15.1 –
Allongement d’un
ressort auquel on
suspend une masse.
Remarque
La mesure de force en statique est actuellement utilisée pour mesurer des forces à l’aide
d’un dynamomètre. Historiquement, ce type de démarche permit à H. Cavendish de
déterminer la valeur de la constante de gravitation G par comparaison avec la force
connue exercée par un pendule de torsion.
5 Classification des forces
En mécanique, au niveau macroscopique, on observe deux grands types de forces : les forces
de contact et les forces à distances. Dans cette partie, on va décrire les forces usuelles
que le milieu extérieur peut exercer sur le système étudié. Toutes ces forces sont des modèles
traduisant au niveau macroscopique les effets de quatre interactions fondamentales que l’on
va très brièvement présenter.
529
Remarque
Cette démarche permit à I. Newton de déterminer l’expression de la force d’attraction
gravitationnelle en déterminant l’accélération des planètes autour du Soleil grâce aux
observations de J. Kepler.
4.2 Détermination statique d’une force
Une fois que l’on connaît une force (par exemple le poids), on peut déterminer les autres
forces par comparaison. C’est la méthode de mesure statique qui permet, à partir de situations
d’équilibre, de déterminer des égalités de forces.
Pour clarifier le problème, on étudie la situation suivante : on attache un ressort à un support
et on le laisse évoluer vers un état d’équilibre. Dans un premier temps, l’extrémité libre est
laissée à vide et on mesure une longueur à vide l 0 . Dans un deuxième temps, on accroche une
masse connue m à son extrémité libre et on mesure une longueur à l’équilibre l éq . Lorsque
la masse est à l’équilibre dans le référentiel terrestre, son accélération est nulle. Or elle est
soumise à deux forces :
• son poids
− →
P = m − → g ;
• la force de rappel exercée par le ressort
− →
T éq .
Le principe fondamental de la dynamique donne :
− → a =
− →
0 =
−
→
P +
− →
T éq ⇔
− →
T éq = −m − → g .
En faisant varier la masse m suspendue au ressort, on observe alors que plus m est grand, plus le ressort est étiré
à l’équilibre. On dispose ainsi d’une méthode qui permet
d’étudier le lien entre la force exercée par le ressort
− →
T éq et
son allongement Δl = l éq − l 0 . On peut alors montrer que
la force exercée par le ressort est proportionnelle à son
allongement (voir paragraphe 5.3).
l 0
l éq
− →
P
− →
T éq
Figure 15.1 –
Allongement d’un
ressort auquel on
suspend une masse.
Remarque
La mesure de force en statique est actuellement utilisée pour mesurer des forces à l’aide
d’un dynamomètre. Historiquement, ce type de démarche permit à H. Cavendish de
déterminer la valeur de la constante de gravitation G par comparaison avec la force
connue exercée par un pendule de torsion.
5 Classification des forces
En mécanique, au niveau macroscopique, on observe deux grands types de forces : les forces
de contact et les forces à distances. Dans cette partie, on va décrire les forces usuelles
que le milieu extérieur peut exercer sur le système étudié. Toutes ces forces sont des modèles
traduisant au niveau macroscopique les effets de quatre interactions fondamentales que l’on
va très brièvement présenter.
529