0Pour bien démarrer
🎯 Objectifs
- Distinguer action de contact et action à distance ; utiliser le principe des interactions.
- Réaliser un diagramme objets-interactions.
- Modéliser une action par une force : point d'application, direction, sens, valeur (N) ; la représenter par un vecteur à l'échelle.
- Relier la variation de vitesse aux forces : forces qui se compensent ⇔ repos ou mouvement rectiligne uniforme.
🧰 Prérequis
- Décrire un mouvement (ch. 2).
- Mesures de longueurs et échelles (mathématiques).
- Actions mécaniques (4e).
🔎 Situation de départ
Une sonde spatiale lancée en 1977, Voyager 1, file toujours dans l'espace sans moteur allumé. Comment peut-elle continuer à avancer sans rien qui la pousse ?
1Actions mécaniques et interactions
Une action mécanique peut mettre en mouvement un objet, modifier son mouvement ou le déformer.
- action de contact : les objets se touchent (main, sol, corde, air, eau…) ;
- action à distance : sans contact (attraction terrestre, aimant, action électrique).
Interaction
Si A agit sur B, alors B agit sur A : les actions sont réciproques.
2Le diagramme objets-interactions
On place l'objet étudié au centre, les objets qui interagissent avec lui autour, et on les relie : trait plein = contact ; trait pointillé = à distance.
Ballon frappé par un pied : 3 actions s'exercent sur le ballon.
3Modéliser par une force
Une action mécanique est modélisée par une force, caractérisée par :
- son point d'application (point de contact, ou centre de l'objet pour une action à distance) ;
- sa direction (horizontale, verticale…) ;
- son sens (vers la droite, vers le bas…) ;
- sa valeur en newtons (N), mesurée avec un dynamomètre.
On la représente par un vecteur (flèche) dont la longueur est proportionnelle à la valeur, selon une échelle. On note $\vec{F}_{A/B}$ la force exercée par A sur B.
4Forces et mouvement
Principe d'inertie
Si les forces qui s'exercent sur un objet se compensent (ou s'il n'y en a pas), l'objet est immobile ou en mouvement rectiligne uniforme. Réciproquement, si la vitesse d'un objet change (valeur ou direction), c'est que les forces ne se compensent pas.
Voyager 1 se déplace dans un espace presque vide, loin des astres : les forces qui s'exercent sur elle sont très faibles, elle continue quasiment en ligne droite à vitesse constante.
🧪 Simulation 1 — Représenter une force
🧪 Simulation 2 — Le palet sur la glace
On néglige les frottements. Lance le palet avec ou sans forces.
🧪 Simulation 3 — Diagrammes objets-interactions
Trait plein : action de contact · trait pointillé : action à distance. L'objet étudié est en orange.
🛠️ Méthode — Représenter une force à l'échelle
Énoncé
Une corde horizontale tire une caisse vers la droite avec une force de valeur 600 N, au point A. Représente cette force à l'échelle 1 cm ↔ 200 N.
Exemple entièrement rédigé
- Point d'application : le point de contact entre la corde et la caisse : A.
- Direction : celle de la corde : horizontale.
- Sens : vers la droite (la corde tire).
- Valeur : $F = 600$ N.
- Longueur : $\dfrac{600}{200} = 3$ cm.
- Tracer : une flèche de 3 cm, partant de A, horizontale, vers la droite, notée $\vec{F}_{corde/caisse}$.
⚠️ Erreurs fréquentes
| Ce qu’on lit souvent | Ce qu’il faut retenir |
|---|---|
| ❌ Un objet qui avance est forcément poussé. | ✅ Si les forces se compensent, il peut avancer à vitesse constante en ligne droite. |
| ❌ Le sol n'agit pas sur un livre posé. | ✅ La table soutient le livre : action de contact. |
| ❌ La flèche part de n'importe où. | ✅ Elle part du point d'application. |
| ❌ Plus la flèche est épaisse, plus la force est grande. | ✅ C'est la longueur qui représente la valeur, selon l'échelle. |
| ❌ Un aimant agit par contact. | ✅ Un aimant agit à distance. |
| ❌ Une force se mesure en kg. | ✅ Une force se mesure en newtons (N). |
📌 L’essentiel
- Action de contact / à distance ; toute action est réciproque (interaction).
- DOI : objet étudié au centre ; trait plein (contact), pointillé (distance).
- Force : point d'application, direction, sens, valeur en N (dynamomètre) ; vecteur à l'échelle.
- Forces qui se compensent ⇔ repos ou mouvement rectiligne uniforme ; si la vitesse change, les forces ne se compensent pas.
✅ Quiz — je fais le point
Réponds seul(e). Aucune correction n’est affichée : ton professeur fera le bilan avec toi.
1. L'action d'un aimant sur un trombone est une action :
2. L'unité de la valeur d'une force est :
3. Échelle 1 cm ↔ 5 N. Une force de 20 N est représentée par une flèche de :
4. Un objet se déplace en ligne droite à vitesse constante. Les forces qui s'exercent sur lui :
5. Dans un DOI, un trait en pointillés représente :
6. Un vélo ralentit sur une route plate. Les forces :