Résultante des forces

KhanAcademyFrancophone

3 May 201608:07

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

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📚 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.

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🚀 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

Le 'résultant' est la somme vectorielle des forces qui agissent sur un objet. Dans la vidéo, il est utilisé pour déterminer si les forces s'annulent ou non. Par exemple, un rocher sur le sol est soumis à la force de gravité (poids) et à la réaction du sol ; leur résultant est nul, ce qui signifie que le rocher reste en équilibre.

💡Force compensée

Une 'force compensée' est une force qui est exactement équilibrée par une autre force, de sorte que leur résultant soit nul. Dans le script, cela se produit lorsque le poids d'un rocher est équivalent à la réaction du sol, et ils s'annulent mutuellement.

💡Force non compensée

Une 'force non compensée' est une force qui n'est pas équilibrée par une autre force, ce qui entraîne un mouvement. Lorsque le bonhomme pousse le rocher avec une force supérieure aux forces de frottement, la force non compensée entraîne le rocher à se déplacer.

💡Poids

Le 'poids' est la force d'attraction gravitationnelle exercée par la Terre sur un objet, orientée vers le centre de la Terre. Dans la vidéo, le poids du rocher est de 5 newtons et joue un rôle clé dans la détermination de l'équilibre ou du mouvement.

💡Réaction du sol

La 'réaction du sol' est la force exercée par le sol en réponse à la pression d'un objet posé dessus. Elle est mentionnée dans le script comme la force qui s'oppose au poids du rocher,从而使其保持静止。

💡Force de frottement

La 'force de frottement' est la force qui s'oppose au mouvement d'un objet sur une surface. Dans le script, elle est représentée par des forces orientées vers l'arrière lorsqu'un bonhomme pousse le rocher, et elle joue un rôle crucial dans la compensation des forces.

💡Poussée

La 'poussée' est la force appliquée par un objet ou une personne pour faire avancer un autre objet. Dans le script, la poussée est utilisée pour décrire l'action du bonhomme qui pousse le rocher, ce qui modifie l'équilibre des forces.

💡Équilibre des forces

L' 'équilibre des forces' se produit lorsqu'il y a une balance telle que la somme des forces est nulle, ce qui signifie qu'il n'y a pas de mouvement net. C'est un concept clé abordé dans la vidéo, où il est utilisé pour décrire les situations où le rocher reste immobile.

💡Somme vectorielle

La 'somme vectorielle' est la combinaison de deux ou plusieurs vecteurs en un seul vecteur qui représente leur effet total. Dans le script, elle est utilisée pour calculer la résultante des forces qui agissent sur le rocher et déterminer s'il y a un mouvement ou non.

💡Mouvement

Le 'mouvement' est le changement de position d'un objet dans l'espace. Dans le contexte de la vidéo, le mouvement se produit lorsque les forces non compensées font que le rocher se déplace, par exemple, lorsque le bonhomme pousse avec une force supérieure au frottement.

💡Force d'attraction gravitationnelle

La 'force d'attraction gravitationnelle' est la force qui attire deux objets l'un vers l'autre en raison de leur masse. Dans le script, c'est cette force qui fait que le rocher a un poids de 5 newtons, orienté vers le bas.

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.