Exercices — Actions mécaniques et forces

Rappel du cours : une action est de contact si les deux objets se touchent, et à distance sinon.

1. La main touche la porte : action de contact.

2. La Terre n’a pas besoin de toucher la pomme pour l’attirer : action à distance (c’est la gravitation).

3. L’aimant agit sans toucher le trombone : action à distance (action magnétique).

4. La raquette touche la balle au moment de la frappe : action de contact.

Réflexe à retenir : il n’existe que trois grandes familles d’actions à distance au collège : gravitationnelle (la Terre sur les objets), magnétique (les aimants) et électrostatique (la règle frottée qui attire des papiers). Tout le reste est du contact.

1. Deux objets agissent sur le livre : la Terre (qui l’attire) et la table (qui le soutient).

2. Dans le diagramme, on place le livre au centre (dans une bulle), puis autour : la Terre et la table. On relie le livre à chacun de ces objets par une double flèche, car une interaction agit toujours dans les deux sens (le livre appuie aussi sur la table, et attire aussi la Terre !).

3. - Interaction livre/Terre : à distance (on la représente par une double flèche en pointillés) ;

• interaction livre/table : de contact (double flèche en trait plein).

Réflexe à retenir : dans un diagramme objet-interactions, l’air est généralement négligé, et chaque interaction se représente par une double flèche — jamais une flèche simple.

1. Une force est caractérisée par :

• son point d’application (l’endroit où elle s’exerce) ;
• sa direction (la droite selon laquelle elle agit, par exemple verticale ou horizontale) ;
• son sens (vers le haut, vers le bas…) ;
• sa valeur (son intensité).

2. La valeur d’une force s’exprime en newtons (symbole $\text{N}$), et se mesure avec un dynamomètre.

3. On représente une force par une flèche (un segment fléché) : elle part du point d’application, suit la direction de la force, pointe dans son sens, et sa longueur est proportionnelle à sa valeur.

Réflexe à retenir : les 4 caractéristiques (point d’application, direction, sens, valeur) sont à réciter dans cet ordre — c’est une question de cours qui tombe très souvent.

1. Chaque centimètre représente $5\ \text{N}$. Pour $20\ \text{N}$ :

$\dfrac{20}{5} = 4\ \text{cm}$

La flèche doit mesurer 4 cm.

2. On fait le raisonnement inverse : chaque centimètre vaut $5\ \text{N}$, donc

$3 \times 5 = 15\ \text{N}$

La force a une valeur de 15 N.

Astuce de vérification : une force deux fois plus grande doit donner une flèche deux fois plus longue. Ici $20\ \text{N} > 15\ \text{N}$ et $4\ \text{cm} > 3\ \text{cm}$ : c’est cohérent ✓.

1. Deux interactions s’exercent sur la lampe :

• interaction lampe/Terre : à distance ;
• interaction lampe/fil : de contact.

2. Le poids de la lampe a pour caractéristiques :

• point d’application : le centre de la lampe (son centre de gravité) ;
• direction : verticale ;
• sens : vers le bas ;
• valeur : $P = 2\ \text{N}$.

3. La lampe est immobile, donc les forces qui s’exercent sur elle se compensent. La force du fil doit donc être exactement opposée au poids :

• direction verticale, sens vers le haut ;
• même valeur que le poids : $F_{\text{fil}} = 2\ \text{N}$.

Réflexe à retenir : « objet immobile » → les forces se compensent (même direction, sens opposés, même valeur). C’est l’argument attendu dans toutes les questions de ce type au brevet.