Science et technologie s1426

Les types de force et leurs effets

Une force est une action qui peut changer la forme d'un corps, en modifier son mouvement ou annuler son état stationnaire.

L'application d'une force est nécessaire pour modifier tout mouvement. Par exemple, pour déplacer un meuble, ralentir une voiture ou changer la trajectoire d'une balle, on doit agir sur les différents objets en appliquant une force. On peut aussi modifier la forme d'un objet à l'aide des forces. Par exemple, lorsqu'on essore une éponge remplie d'eau, on applique une force de compression.

Les types de force

On distingue généralement deux types de force:

  • La compression est une force qui pousse sur un corps. Cette force permet de déplacer les objets, de les presser ou de les écraser.
  • La tension (ou traction) est une force qui tire sur un corps. Cette force permet de tirer ou d'étirer un objet. 

La corde soutenant un alpiniste est tendue par le poids de celui-ci. Elle subit une force de tension.

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Une orange se comprime lorsqu'on en extrait le jus. Nos mains exercent une force de compression sur l'orange.

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Les effets des forces

Lorsque plusieurs forces de compression ou de tension sont exercées simultanément sur un matériau, elles provoquent des effets différents sur celui-ci. Ces effets varient en fonction de la quantité et de l'orientation des forces exercées. Outre le mouvement, les forces peuvent provoquer l'allongement, l'écrasement, la flexion, le cisaillement ou la torsion d'un objet ou d'un matériau.

On représente généralement une force en jeu par une flèche. Celle-ci indique le point d'application de la force, de même que le sens et la direction dans laquelle elle s'exerce.

Type d'effetsDescriptionSymboleExemples
ÉcrasementDiminution d'une dimension d'un corps sous l'effet de forces de compression
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Allongement (ou extension)Augmentation de la longueur d'un corps sous l'effet de forces de tension
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TorsionEffet produit lorsque deux forces sont exercées dans un mouvement de rotation et dans des directions opposées
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FlexionCourbure d'un corps sous l'effet de plusieurs forces
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CisaillementEffet produit lorsque deux forces sont exercées presque au même endroit, parallèlement et en directions opposées
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Les conséquences des effets des forces

Les effets des forces peuvent provoquer trois types de déformations différentes. Une déformation peut être temporaire si elle disparaît avec le retrait des forces extérieures alors qu'elle est permanente lorsqu'elle demeure même en l'absence de contraintes. Cependant, tous les matériaux ont une limite à pouvoir se déformer. Lorsque les forces exercées sont trop importantes, elles entraînent la rupture du matériau.

Type de déformationDescriptionExemples
​​ÉlastiqueChangement temporaire dans la forme ou les dimensions d'un objet. Celui-ci reprend sa forme initiale dès qu'il n'y a plus de contrainte. C'est un changement réversible.
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Permanente (ou plastique)Changement permanent dans la forme ou les dimensions d'un objet. C'est un changement irréversible car l'objet ne reprend plus sa forme initiale, même lorsque la force causant la déformation est supprimée.
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RuptureBris de l'objet sous l'effet d'une contrainte plus forte que le seuil de résistance de l'objet.
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