Résultante des forces
Summary
TLDRCette vidéo explique les concepts de forces compensées et non compensées à travers des exemples simples. Un rocher sur le sol illustre les forces de gravité et de réaction du sol. Des forces supplémentaires, comme la poussée d'un homme ou le frottement, sont ajoutées pour montrer comment elles peuvent ou non compenser la gravité. Des cas spécifiques, comme un rocher en l'air ou deux hommes poussant dans des directions opposées, démontrent les résultats de la somme vectorielle des forces.
Takeaways
- 📚 Le poids d'un objet est une force due à la gravité, qui attire l'objet vers le centre de la Terre.
- 🔍 La réaction du sol contre un objet posé est une force normale qui s'oppose au poids de l'objet.
- 🏋️♂️ Lorsqu'un objet est en équilibre, la somme vectorielle des forces qui s'exercent sur lui est nulle.
- 🚫 Les forces de frottement s'opposent à un mouvement et peuvent empêcher un objet de glisser.
- 💪 Si une force est appliquée à un objet, comme un homme qui pousse un rocher, cela peut causer un mouvement si la force de frottement est inférieure à la force appliquée.
- ✋ Lorsque plusieurs forces sont appliquées sur un objet, leur résultante est la somme vectorielle de ces forces.
- 🌐 Un objet en chute libre est soumis à la force de frottement de l'air, qui peut être inférieure à sa force de poids.
- 🤸♂️ Lorsqu'un objet est soumis à des forces de poussée égales et opposées, la somme vectorielle de ces forces est nulle et l'objet reste en équilibre.
- 🤔 Dans le cas où les forces de frottement sont égales à la force de poussée, l'objet ne bouge pas, ce qui montre que les forces se compensent.
- 🔄 Si une force supplémentaire est appliquée, comme un deuxième homme poussant dans le sens opposé, cela peut changer la résultante des forces et causer un mouvement.
Q & A
Quel est le premier cas de figure décrit dans le script ?
-Le premier cas de figure décrit un rocher posé sur le sol, soumis uniquement à la force de gravité et à la réaction normale du sol, qui se compensent mutuellement.
Quelle est l'intensité de la force de gravité (poids) du rocher dans le premier cas ?
-Dans le premier cas, l'intensité de la force de gravité du rocher est de 5 newtons.
Comment la force de frottement est-elle représentée dans le deuxième cas de figure ?
-Dans le deuxième cas, la force de frottement est représentée par une force orientée vers la gauche, égale à 2 newtons, qui s'oppose à la poussée du bonhomme qui pousse le rocher.
Que se passe-t-il si le bonhomme augmente sa force de poussée dans le troisième cas ?
-Dans le troisième cas, si le bonhomme augmente sa force de poussée à 3 newtons, la somme vectorielle des forces montre que les forces de frottement (2 newtons) ne sont pas suffisantes pour compenser cette poussée, résultant en une force nette de 1 newton vers la droite.
Quelle est la différence entre les forces en jeu dans le quatrième et le troisième cas ?
-Dans le quatrième cas, le rocher est en l'air et subit une force de frottement due à l'air de 1 newton, alors que dans le troisième cas, le rocher est sur le sol et les forces de frottement sont de 2 newtons.
Comment les forces se compensent-elles dans le cinquième scénario ?
-Dans le cinquième scénario, le poids du rocher (5 newtons) est compensé par la réaction du sol, mais sur l'axe horizontal, la force de poussée du bonhomme (4 newtons) plus la force de frottement (2 newtons) ne se compensent pas avec la force du deuxième bonhomme (1 newton), résultant en une force nette de 3 newtons vers la droite.
Quels sont les deux types de forces qui s'opposent dans le premier cas de figure ?
-Dans le premier cas de figure, les deux types de forces qui s'opposent sont la force de gravité (poids) orientée vers le bas et la réaction normale du sol orientée vers le haut.
Quelle est la conséquence de la compensation des forces dans le deuxième cas ?
-Dans le deuxième cas, la compensation des forces signifie que la somme vectorielle des forces est nulle, ce qui implique que le rocher reste en équilibre et ne bouge pas malgré la poussée du bonhomme.
Pourquoi le rocher ne se déplace-t-il pas dans le troisième cas de figure ?
-Dans le troisième cas, bien que le bonhomme applique une force de 3 newtons, les forces de frottement (2 newtons) ne sont pas suffisantes pour l'arrêter, mais la réaction du sol compense le poids du rocher, et la somme des forces n'est pas nulle, ce qui signifie que le rocher commence à se déplacer.
Quel est l'effet de la force de frottement de l'air dans le quatrième cas ?
-Dans le quatrième cas, la force de frottement de l'air de 1 newton s'oppose au poids du rocher de 5 newtons, mais ne suffit pas à le compenser entièrement, ce qui résulte en une force nette de 4 newtons orientée vers le bas.
Comment le script illustre la notion de forces compensées et non compensées ?
-Le script illustre la notion de forces compensées et non compensées en utilisant des exemples concrets où la somme vectorielle des forces peut être nulle (compensées) ou non nulle (non compensées), ce qui détermine si un objet se déplace ou reste en équilibre.
Outlines
📚 Principes de la compensation des forces
Le paragraphe 1 introduit le concept de compensation des forces à travers un exemple simple d'un rocher posé sur le sol. On y décrit deux forces principales : la force de gravité (le poids) qui exerce une attraction vers le centre de la Terre et la réaction normale du sol qui s'oppose à cette force. Ces deux forces sont de même intensité de 5 newton et sont orientées dans des sens opposés, ce qui entraîne une résultante nulle, signifiant que le rocher reste en équilibre. Ensuite, le script présente un deuxième cas où un homme tente de pousser le rocher. Il y a une force supplémentaire de 2 newton, mais elle est contrebalancée par les forces de frottement qui viennent s'ajouter à la réaction normale du sol, gardant ainsi le rocher en équilibre. Le paragraphe conclut avec un troisième scénario où l'homme pousse avec une force de 3 newton, ce qui est supérieur aux forces de frottement de 1 newton, entraînant une résultante non nulle de 1 newton dans la direction de la poussée.
🚀 Application des principes de la compensation des forces
Le paragraphe 2 explore davantage les scénarios où les forces ne se compensent pas complètement. On commence par un quatrième cas où le rocher est en l'air, soumis à la force de gravité de 5 newton et à un frottement de l'air de 1 newton, ce qui donne une résultante de 4 newton orientée vers le bas, signe que le rocher est en chute libre. Enfin, le cinquième scénario décrit une situation où deux hommes poussent le rocher de part et d'autre, l'un avec une force de 4 newton vers la droite et l'autre avec 1 newton vers la gauche, incluant les forces de frottement. Malgré la réaction normale du sol qui compense le poids, la somme vectorielle des forces horizontales montre une force nette de 1 newton vers la droite, indiquant que le rocher est en train de se déplacer dans cette direction.
Mindmap
Keywords
💡Résultant
💡Force compensée
💡Force non compensée
💡Poids
💡Réaction du sol
💡Force de frottement
💡Poussée
💡Équilibre des forces
💡Somme vectorielle
💡Mouvement
💡Force d'attraction gravitationnelle
Highlights
La force d'attraction gravitationnelle exercée par la Terre agit sur le rocher, ce qui représente son poids, ici de 5 newtons.
Le poids du rocher est compensé par une force de réaction du sol, également de 5 newtons, ce qui permet au rocher de rester immobile.
Dans le premier scénario, les forces sont parfaitement équilibrées avec une résultante de force nulle, donc le rocher reste en équilibre.
Dans le deuxième scénario, un bonhomme applique une force de 2 newtons sur le rocher, compensée par une force de frottement de 2 newtons, ce qui maintient encore l'équilibre des forces.
Même avec l'ajout d'une force externe, la somme vectorielle des forces dans le deuxième cas est toujours nulle, car la poussée est compensée par le frottement.
Dans le troisième scénario, la force appliquée par le bonhomme est augmentée à 3 newtons, ce qui dépasse les 2 newtons de frottement, résultant en une force nette de 1 newton vers la droite.
La somme des forces dans le troisième scénario n'est plus nulle, indiquant que les forces ne se compensent pas et que le rocher se déplacera vers la droite.
Le quatrième scénario implique un rocher en chute libre, avec une force gravitationnelle de 5 newtons compensée partiellement par une force de frottement de l'air de 1 newton.
La résultante des forces dans le cas de chute libre est de 4 newtons orientée vers le bas, ce qui signifie que les forces ne sont pas compensées et que le rocher continue à tomber.
Dans le dernier scénario, deux bonshommes poussent dans des directions opposées : l'un exerce 4 newtons vers la droite, et l'autre avec une force combinée (frottement + poussée) de 3 newtons vers la gauche.
Sur l'axe vertical du dernier scénario, les forces se compensent (poids et réaction du sol). Cependant, sur l'axe horizontal, il reste une force nette de 1 newton vers la droite.
Le concept de forces compensées et non compensées est illustré à travers plusieurs exemples, où la somme vectorielle des forces détermine si un objet reste immobile ou se met en mouvement.
Le frottement joue un rôle crucial dans la résistance au mouvement, comme vu dans plusieurs scénarios où il compense partiellement ou totalement la poussée exercée sur le rocher.
La somme vectorielle des forces est un outil clé pour analyser la dynamique des systèmes, ici appliqué aux forces gravitationnelles, normales, de frottement et appliquées.
L'étude des forces montre que même une petite différence dans l'intensité des forces appliquées peut déterminer si un objet reste immobile ou bouge dans une direction donnée.
Transcripts
quand physique tu vas souvent entendre
parler de résultant des forces de force
compensées ou non compensés donc dans
cette vidéo on va détailler un peu cette
notion avec quelques exemples premier
cas on va imaginer un rocher posé sur le
sol
voilà notre revanche et donc quelles
sont les forces qui s'exercent sur ce
rocher
alors bien sûr on est sur terre donc à
la force d'attraction gravitationnelle
exercée par la terre c'est donc le poids
donc je vais le dessiner ici le poids
qui nous entraîne vers le bas voilà vers
le centre de la terre et on va dire que
ce poids à une intensité de 5
newton alors deuxième force évidente sur
ce rocher c'est la réaction normale du
sol puisque le rocher n'est pas accéléré
vers le sang de la terre il est immobile
c'est qu'on a une force qui s'opposent
au poids et c'est la réaction du sol
chat dessine ici voilà
elle a également la même intensité 5
newton par contre le sens est opposé et
donc dans ce premier cas de figure on a
en fait la résultante donc la somme
vectorielle de ces deux forces qui est
nul donc on est dans le cadre de force
compenser deuxième cas de figure donc on
repart de notre o'shea posé sur le sol
qui est donc je dessine le même rocher
on va admettre que c'est le même rocher
on a toujours le point qui s'exerce
dessus orienté vers le centre de la
terre d'une intensité de 5 newton et
bien sûr le bloc ce bloc de rocher
toujours supporté par le sol donc à la
force
normal la réaction normale du sol qui
vaut toujours 5 newton par contre cette
fois on a en plus un bonhomme qui
essaient de pousser le rocher donc ce
personnage applique en fait une force
sur le rocher puisqu'il pousse dessus
donc cette force est orienté vers la
droite et on va lui attribuer une
intensité de 2 newton et puisque ce
rocher est posé sur le sol est en fait
des forces de frottement à qui
s'opposent à ceux à 7 pouces et qu'on
peut représenter ici voilà en orange
donc on a les forces de frottement qui
valent également de newton elles sont
orientées dans le sens opposé à la
poussée puis troisième scénario
donc on part toujours de la même
situation
à savoir notre rocher qui est sur le sol
on a toujours les 5000 tonnes orienté
vers le bas pour le poids et 5 newton
pour la réaction du sol le petit
bonhomme qui essaient de pousser le
rocher toujours là sauf que cette fois
il va pousser bien plus fort il va
mettre toutes ses forces et cette fois
il va réussir à pousser trois newton
l'intensité de sa force de pousser et 3
newton par contre dans ce cas les forces
de frottement n'ont pas changé par
rapport aux cas précédents
on est toujours à de newton donc avant
dernier scénario pour cet exercice
voilà le sol cette fois notre auch et se
trouve en l'air ici qui ne touchent pas
le sol
il ya toujours la force d'attraction
gravitationnelle donc le poids qui
s'exerce sur ce rocher d'intensité de 5
newton est orienté vers le bas et on va
aussi considérer qu'il ya un peu de
frottement du a l'air d'une petite force
de frottement orienté vers le haut de 1
newton qui est dû au fait que le rocher
en train de tomber dans l'air donc il ya
des chocs des frottements avec toutes
les molécules de l'air qu'on peut relier
à la résistance de l'air enfin un
dernier cas de figure dans cette petite
étude de scénario donc on repart avec
notre auch est posé sur le sol cette
fois on a bien le poids de 5 newton la
réaction du sol qui fait que le rocher
ne s'enfonce pas dans le sol
cette réaction est également de 5 newton
on retrouve notre petit bonhomme qui est
à gauche
entre temps il est il a fait pas mal de
bodybuilding donc il a pris des biceps
et tout du coup il arrive à pousser
jusqu'à 4 newton ce rocher vers la
droite donc il exerce une force de 4
newton on a toujours la force de
frottement de de newton orienté vers la
gauche mais en plus mais il se trouve
qu'il ya un deuxième bonhomme qui se met
de l'autre côté et qui lui décide de
pousser dans le sens opposé
donc ce petit bonhomme en rouge un peu
moins costauds va pousser un newton vers
la gauche auxquels s'additionnent les
deux newton des forces de frottement
donc il en résulte en fait une force
orienté vers la gauche
voilà deux
3 newton donc maintenant qu'on a bien
défini c'est cinq scénarios on va les
regarder un par un et se demander quels
sont les scénarios pour lesquelles les
forces se compensent donc pour lesquels
un résultante des forces nuls et quels
sont les scénarios pour lesquelles les
forces sont non compensés un résultante
des forces ne vaut pas zéro donc dans ce
premier scénario on a le poids de 5
newton orienté vers le bas et la
réaction du support de 5 newton orienté
vers le haut donc la somme vectorielle
de ces deux forces vaut exactement zéro
c'est à dire qu'on est bien dans le cas
de force qui se compensent c'est à dire
la résultante des forces qui s'exercent
sur ce rocher et bien nul dans ce
premier cas deuxième cas on a toujours
les cinq newton du point qui sont
exactement compensé par les cinq newton
de la réaction normale et la poussée
qu'exerce le bonhomme donc les de newton
ici ce qu'on pense exactement avec les
deux newton des forces de frottement
donc si on fait la somme de ces quatre
forces la somme vectorielle le poids se
compensent avec les réactions et la
poussée du bonhomme se compensent avec
le frottement donc en fait la résultante
est nul et on est bien encore une fois
dans un cas de force compenser la somme
vectorielles et nu sur ce rocher
troisième qu'un ici à droite donc on a
bien la réaction du sol qui compense
exactement le point comme dans les deux
cas précédents mais cette fois le
bonhomme pousse un peu plus fort et
exerce trois newton vers la droite alors
que les forces de frottement sont
toujours de de newton donc si on fait la
somme vectorielle le ses forces comme je
viens de le dire le poids se compensent
avec la réaction mais sur cet axe la
poussée va être plus forte que le
frottement et donc en fait on peut dire
que la somme des forces je vais
représenter avec le symbole sonne le
symbole sigma la somme des forces est
différent de zéro plus précisément la
somme des forces nous donne un newton
orienté vers la droite
donc on est dans le cas de force qui ne
se compensent pas dans ce troisième
scénario somme des forces est différente
de zéro et en fait cette somme défense
vont exactement un newton avec ce
vecteur orienté vers la droite
pour ce qui est du quatrième cas de
figure ici une tronche
et qui est dans l'air en train de tomber
on a deux forces en jeu la force qui est
orienté vers le bas c'est le poids donc
5 newton auquel s'oppose une résistance
de l'air une force de frottement de un
newton donc si on fait la somme
vectorielle de ces deux forces et on se
retrouve avec une force de 4 newton
orienté vers le bas ces deux forces ne
se compensent pas le frottement de l'air
et le poids on est dans le cas d'une
résultante des forces qui n'est pas nul
et sept résultante vaut exactement 4
newton c'est un vecteur orienté vers le
bas et enfin un dernier scénario avec
les deux bonhommes qui pousse ici à
droite donc ce scénario est relativement
semblable en fait
troisième scénario ici c'est à dire
qu'on a bien le poids 5 newton orienté
vers le bas qui est compensé par la
réaction normale du support 5 newton
orienté vers le haut mais cette fois
c'est sur l' axe horizontal qu'on a des
forces qui ne se compensent pas 4 newton
pour la pousser vers la droite et 3
newton pour la pousser vers la gauche
dans laquelle on inclut les forces de
frottement
donc si on fait la somme vectorielle de
ces quatre forces sur l'axé vertical ça
ce qu'on pense sur l'axé horizontal il
va rester un newton orienté vers la
droite
donc dans ce scénario la somme d'efforts
ce n'est pas nul
les forces ne se compensent pas il reste
une force de un newton orienté vers la
droite
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