Définition de la force en physique
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La force est une description quantitative d'une interaction qui provoque un changement dans le mouvement d'un objet. Un objet peut accélérer, ralentir ou changer de direction en réponse à une force. Autrement dit, la force est toute action qui tend à maintenir ou à modifier le mouvement d'un corps ou à le déformer. Les objets sont poussés ou tirés par des forces agissant sur eux.
La force de contact est définie comme la force exercée lorsque deux objets physiques entrent en contact direct l'un avec l'autre. D'autres forces, telles que la gravitation et les forces électromagnétiques, peuvent s'exercer même à travers le vide vide de l'espace.
Points clés à retenir: Termes clés
- Obliger: Une description d'une interaction qui provoque un changement dans le mouvement d'un objet. Il peut également être représenté par le symbole F.
- Le Newton: L'unité de force au sein du Système international d'unités (SI). Il peut également être représenté par le symbole N.
- Forces de contact: Forces qui se produisent lorsque des objets se touchent. Les forces de contact peuvent être classées selon six types: tensionnel, ressort, réaction normale, friction, friction de l'air et poids.
- Forces sans contact: Forces qui se produisent lorsque deux objets ne se touchent pas. Ces forces peuvent être classées selon trois types: gravitationnel, électrique et magnétique.
Unités de force
La force est un vecteur; il a à la fois une direction et une ampleur. L'unité SI pour la force est le newton (N). Un newton de force est égal à 1 kg * m / s2 (où le symbole "*" signifie "fois").
La force est proportionnelle à l'accélération, qui est définie comme le taux de changement de vitesse. En termes de calcul, la force est la dérivée de l'élan par rapport au temps.
Contact vs Force sans contact
Il existe deux types de forces dans l'univers: le contact et le non-contact. Les forces de contact, comme son nom l'indique, ont lieu lorsque les objets se touchent, comme frapper une balle: un objet (votre pied) touche l'autre objet (la balle). Les forces sans contact sont celles où les objets ne se touchent pas.
Les forces de contact peuvent être classées selon six types différents:
- Tensionnel: comme une chaîne tendue
- Printemps: comme la force exercée lorsque vous comprimez deux extrémités d'un ressort
- Réaction normale: où un corps réagit à une force exercée sur lui, comme une balle qui rebondit sur un blacktop
- Friction: la force exercée lorsqu'un objet se déplace sur un autre, comme une balle roulant sur un blacktop
- Frottement de l'air: la friction qui se produit lorsqu'un objet, comme une balle, se déplace dans l'air
- Poids: où un corps est tiré vers le centre de la Terre en raison de la gravité
Les forces sans contact peuvent être classées selon trois types:
- Gravitationnel: ce qui est dû à l'attraction gravitationnelle entre deux corps
- Électrique: ce qui est dû aux charges électriques présentes dans deux corps
- Magnétique: qui se produit en raison des propriétés magnétiques de deux corps, telles que les pôles opposés de deux aimants étant attirés l'un vers l'autre
Force et lois de Newton sur le mouvement
Le concept de force a été défini à l'origine par Sir Isaac Newton dans ses trois lois du mouvement. Il a expliqué la gravité comme une force d'attraction entre des corps qui possédaient une masse. Cependant, la gravité dans la relativité générale d'Einstein ne nécessite pas de force.
La première loi du mouvement de Newton dit qu'un objet continuera à se déplacer à une vitesse constante à moins qu'il ne soit soumis à une force externe. Les objets en mouvement restent en mouvement jusqu'à ce qu'une force agisse sur eux. C'est l'inertie. Ils n'accéléreront pas, ne ralentiront pas ou ne changeront pas de direction jusqu'à ce que quelque chose agisse sur eux. Par exemple, si vous faites glisser une rondelle de hockey, elle s'arrêtera éventuellement à cause de la friction sur la glace.
La deuxième loi du mouvement de Newton dit que la force est directement proportionnelle à l'accélération (le taux de changement de momentum) pour une masse constante. Pendant ce temps, l'accélération est inversement proportionnelle à la masse. Par exemple, lorsque vous lancez une balle lancée au sol, elle exerce une force vers le bas; le sol, en réponse, exerce une force ascendante qui fait rebondir la balle. Cette loi est utile pour mesurer les forces. Si vous connaissez deux de ces facteurs, vous pouvez calculer le troisième. Vous savez aussi que si un objet accélère, il doit y avoir une force agissant dessus.
La troisième loi du mouvement de Newton concerne les interactions entre deux objets. Il dit que pour chaque action il y a une réaction égale et opposée. Lorsqu'une force est appliquée à un objet, elle a le même effet sur l'objet qui a produit la force mais dans la direction opposée. Par exemple, si vous sautez d'un petit bateau dans l'eau, la force que vous utilisez pour sauter en avant dans l'eau poussera également le bateau en arrière. Les forces d'action et de réaction se produisent en même temps.
Forces fondamentales
Il existe quatre forces fondamentales qui régissent les interactions des systèmes physiques. Les scientifiques continuent de poursuivre une théorie unifiée de ces forces:
