Forces et interactions mecaniques — Physique-Chimie 3eme | Précepteur Scolaire
Les forces et les interactions mecaniques sont un chapitre central de la physique en 3eme. Au brevet, on vous demande de comprendre, calculer et representer les forces qui s'exercent sur un objet.
Qu'est-ce qu'une interaction ?
Une interaction est une action reciproque entre deux objets. Si A agit sur B, alors B agit sur A — c'est le principe des interactions (3eme loi de Newton).
Exemples :
- La Terre attire la pomme, la pomme attire la Terre
- La main pousse le mur, le mur pousse la main
- L'aimant attire le clou, le clou attire l'aimant
Types d'interactions
- Interaction de contact : les objets se touchent (friction, poussee, support)
- Interaction a distance : les objets ne se touchent pas (gravitation, magnetisme, electricite)
La force de gravitation
Deux objets ayant une masse s'attirent mutuellement. C'est la gravitation universelle.
Formule : F = G × (m_A × m_B) / d²
Avec :
- F : force de gravitation en newtons (N)
- G : constante de gravitation = 6,67 × 10^(-11) N·m²/kg²
- m_A et m_B : masses des deux objets en kg
- d : distance entre les centres en m
Cette force :
- Est toujours attractive
- Augmente quand les masses augmentent
- Diminue quand la distance augmente
Le poids
Le poids est la force de gravitation exercee par la Terre (ou un astre) sur un objet.
Formule : P = m × g
Avec :
- P : poids en newtons (N)
- m : masse en kilogrammes (kg)
- g : intensite de pesanteur en N/kg
Valeurs de g :
- Sur Terre : g ≈ 9,8 N/kg (souvent arrondi a 10 N/kg)
- Sur la Lune : g ≈ 1,6 N/kg
- Sur Mars : g ≈ 3,7 N/kg
Poids vs masse
| Masse | Poids | |
|---|---|---|
| Definition | Quantite de matiere | Force de gravitation |
| Unite | kilogramme (kg) | newton (N) |
| Instrument | Balance | Dynamometre |
| Variabilite | Constante partout | Change selon le lieu |
Exemple : Un astronaute de 80 kg :
- Sur Terre : P = 80 × 9,8 = 784 N
- Sur la Lune : P = 80 × 1,6 = 128 N
- Sa masse reste 80 kg partout.
Representer une force
Une force se represente par un vecteur (fleche) avec 4 caracteristiques :
- Point d'application : ou la force s'exerce (point de depart de la fleche)
- Direction : la droite le long de laquelle elle agit (verticale, horizontale...)
- Sens : vers ou elle est orientee (haut, bas, gauche, droite)
- Valeur (intensite) : la longueur de la fleche, proportionnelle a la force
Exemple : Le poids d'un objet pose sur une table :
- Point d'application : centre de l'objet
- Direction : verticale
- Sens : vers le bas
- Valeur : P = m × g
L'equilibre
Un objet est en equilibre quand les forces qui s'exercent sur lui se compensent (leur somme est nulle).
Exemple : Un livre pose sur une table :
- Le poids P tire vers le bas
- La reaction du support R pousse vers le haut
- P = R → le livre est en equilibre
Exercices types brevet
Exercice 1 : Calculez le poids d'un objet de 5 kg sur Terre (g = 9,8 N/kg).
→ P = 5 × 9,8 = 49 N
Exercice 2 : Un objet pese 30 N sur Terre. Quelle est sa masse ?
→ m = P/g = 30/9,8 ≈ 3,06 kg
Exercice 3 : Quel serait le poids de cet objet sur la Lune (g = 1,6 N/kg) ?
→ P = 3,06 × 1,6 ≈ 4,9 N
Exercice 4 : Representez les forces sur un objet de 2 kg pose sur une table.
→ Poids P = 20 N (fleche vers le bas) et reaction R = 20 N (fleche vers le haut). Echelle : 1 cm = 10 N → fleches de 2 cm.
Exercice 5 : La force de gravitation entre la Terre et la Lune est-elle plus forte ou plus faible quand la Lune s'eloigne ?
→ Plus faible car F depend de 1/d² : quand d augmente, F diminue.
Erreurs frequentes
- Confondre masse et poids
- Oublier que le poids est une force (en newtons, pas en kg)
- Dessiner une force sans respecter l'echelle ou le point d'application
- Dire que la masse change selon le lieu
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