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Notion de force
e) Unification des interactions
Le souhait d’obtenir une théorie unique pour rendre compte de l’ensemble de ces
quatre interactions est très ancien. En 1967, Samuel Weinberg et Abdus Salam (prix
Nobel en 1979) ont proposé un modèle électrofaible unifiant les interactions faible
et électromagnétique. Cette théorie a été vérifiée expérimentalement en 1983. À ce
jour, aucune théorie unificatrice n’a été établie malgré de nombreuses recherches.
f) Quelles interactions considère-t-on ?
Les interactions forte et faible sont négligeables au niveau macroscopique. Dans la
suite, on n’en tiendra pas compte puisqu’on se placera à cette échelle de taille. Il suffit
ici de savoir que ces interactions existent et permettent d’expliquer des phénomènes
incompréhensibles quand on ne considère que les interactions électromagnétique et
gravitationnelle.
2.4 Forces de contact
Par opposition aux forces étudiées au paragraphe précédent qui avaient une action à
distance, on s’intéresse maintenant aux actions qui n’existent que lors d’un contact
entre systèmes.
a) Définition
Lorsqu’un point matériel n’est soumis qu’à des forces à distance, on dit qu’il est libre :
sa trajectoire n’est pas astreinte à rester dans une zone plus ou moins confinée de
l’espace. C’est le cas par exemple d’un corps qui tombe dans le champ de pesanteur
en l’absence de tout frottement.
On s’intéresse maintenant aux forces qui n’interviennent qu’en présence d’un contact
du point matériel avec un solide ou un fluide. On aura alors essentiellement des forces
de liaison et des forces de frottement.
Il n’existe pas de théorie permettant de déterminer les forces de contact à l’aide de
considérations microscopiques qu’on pourrait étendre à l’échelle macroscopique. Tout
ce qui va suivre ne sera donc qu’une approche phénoménologique, c’est-à-dire obtenue expérimentalement, et valable uniquement dans le même contexte.
b) Tension d’un fil
Un fil de masse négligeable prend une forme rectiligne dès qu’il est tendu. On
observe que la tension est la même en tout point du fil et que sa valeur dépend du
mouvement du point. Dans le cas où le fil n’est plus tendu, la tension est nulle.
On modélise ces observations en considérant que la force exercée par un fil tendu
sur un objet auquel il est attaché est équivalente à une tension
− →
T appliquée au point
d’attache, dirigée le long du fil dans la direction de l’objet vers le fil et dont la norme
dépend des autres forces appliquées.
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Notion de force
e) Unification des interactions
Le souhait d’obtenir une théorie unique pour rendre compte de l’ensemble de ces
quatre interactions est très ancien. En 1967, Samuel Weinberg et Abdus Salam (prix
Nobel en 1979) ont proposé un modèle électrofaible unifiant les interactions faible
et électromagnétique. Cette théorie a été vérifiée expérimentalement en 1983. À ce
jour, aucune théorie unificatrice n’a été établie malgré de nombreuses recherches.
f) Quelles interactions considère-t-on ?
Les interactions forte et faible sont négligeables au niveau macroscopique. Dans la
suite, on n’en tiendra pas compte puisqu’on se placera à cette échelle de taille. Il suffit
ici de savoir que ces interactions existent et permettent d’expliquer des phénomènes
incompréhensibles quand on ne considère que les interactions électromagnétique et
gravitationnelle.
2.4 Forces de contact
Par opposition aux forces étudiées au paragraphe précédent qui avaient une action à
distance, on s’intéresse maintenant aux actions qui n’existent que lors d’un contact
entre systèmes.
a) Définition
Lorsqu’un point matériel n’est soumis qu’à des forces à distance, on dit qu’il est libre :
sa trajectoire n’est pas astreinte à rester dans une zone plus ou moins confinée de
l’espace. C’est le cas par exemple d’un corps qui tombe dans le champ de pesanteur
en l’absence de tout frottement.
On s’intéresse maintenant aux forces qui n’interviennent qu’en présence d’un contact
du point matériel avec un solide ou un fluide. On aura alors essentiellement des forces
de liaison et des forces de frottement.
Il n’existe pas de théorie permettant de déterminer les forces de contact à l’aide de
considérations microscopiques qu’on pourrait étendre à l’échelle macroscopique. Tout
ce qui va suivre ne sera donc qu’une approche phénoménologique, c’est-à-dire obtenue expérimentalement, et valable uniquement dans le même contexte.
b) Tension d’un fil
Un fil de masse négligeable prend une forme rectiligne dès qu’il est tendu. On
observe que la tension est la même en tout point du fil et que sa valeur dépend du
mouvement du point. Dans le cas où le fil n’est plus tendu, la tension est nulle.
On modélise ces observations en considérant que la force exercée par un fil tendu
sur un objet auquel il est attaché est équivalente à une tension
− →
T appliquée au point
d’attache, dirigée le long du fil dans la direction de l’objet vers le fil et dont la norme
dépend des autres forces appliquées.
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