Zone d’entraide

FraiseRose3383

Bonjour!

Présentemment nous faisons les forces en physique et je me demandais pourquoi lorsque je veux trouver les composantes de la force gravitationnelle, Fgx doit être multipliée par sin et non par cos ? Car dans les vecteurs habituellement Fgx est toujours trouvée en multipliant la norme par cos de l'angle.

Également je ne comprends pas la force équilibrante et la force résultante dans les problèmes même après avoir consulter les fiches sur Alloprof. Et combien y a-t-il d'équations pour les forces? J'aurais vraiment besoin d'aide.

Merci!

AnanasSuperbe6429

Bonjour FraiseRose3383,

Merci pour ta question :)

Tu as raison, dans une situation où le référentiel comprend l'axe des x horizontal et l'axe des y vertical, il est possible de calculer la plupart des composantes en x des forces avec cos et des composantes en y des forces avec sin. Voici un exemple qui s'inscrit dans cette situation:

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La composante en x se calculera avec un cos. Cependant, voici un exemple où il faut calculer les composantes de la force gravitationnelle d'un autre façon:

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Dans cet exemple, on voit que la force gravitationnelle est vers le bas, mais que le plan incliné est orienté à 30 degrés. Notre système de référence sera donc orienté aussi à 30 degrés. On peut donc séparer la force gravitationnelle en ses deux composantes (la flèche bleue qui est la composante en x et la flèche noire vers la surface du plan incliné est la composante en y):

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Comme tu peux le voir, le calcul des composantes ici dépend du triangle formé par la force gravitationnelle, sa composante en x et sa composante en y. En raison des rapports trigonométriques dans ce triangles, il faudrait effectivement calculer la composante en x avec un sin. Cela m'amène à te dire que même si la plupart des exercices se font dans des référentiels « normaux », il vaut toujours mieux faire un schéma de la situation et utiliser les rapports trigonométriques pour faire les calculs des composantes, puisque le calcul peut varier d'un problème à l'autre.

Pour ton autre question, une force résultante est équivalente à l'ensemble des forces appliquées sur l'objet. C'est l'équivalent de remplacer toutes les forces qui s'appliquent sur un objet par une seule qui prend en compte leurs effets respectifs. Pour déterminer la force résultante, il faut tenir compte de l'intensité des forces en présence, du sens et de l'orientation de ces forces.

Un système qui subit une force résultante non nulle sera en mouvement, puisque selon la seconde loi de Newton, F=ma. Or, si l'on veut que l'objet reste immobile, il faut que la somme des forces soit nulle (dans la composante x comme y). La force équilibrante est donc la force qui est d'égale grandeur et de sens opposé à la force résultante pour que la somme des forces soit 0. Par exemple, si la force résultante sur un objet a les composantes (-3 N, 6N), la force équilibrante aura comme composantes (3 N, -6 N). Ainsi, en faisant le bilan des forces en x on obtient 0 (-3+3=0, et en faisant le bilan des forces en y on obtient 0 (6-6=0).

N'hésite pas si tu as d'autres questions :)

Sandrine

SoleilPhilosophe9110

Bonjour FraiseRose3383,

Je vais essayer de répondre à chacune de tes questions.

1- Pourquoi faut-il multiplier par le sin plutôt que le cos ? En réalité, il ne faut pas toujours utiliser le sin systématiquement. Il faut vraiment identifier de quelle façon l'angle est fourni. Si l'angle fourni est entre la force gravitationnelle et ton axe des Y, alors oui, tu dois utiliser le sin. Mais si l'angle fourni dans la question est entre la force gravitationnelle et ton axe des X, tu dois utiliser le cos. Tu dois vraiment faire un schéma et placer correctement l'angle donné.

2- Qu'est-ce que la force résultante ? La force résultante est la somme de toutes les forces exercées dans la situation. Force gravitationnelle, force électrique, force magnétique, tension dans une corde, force exercée par un ressort, friction... bref, toutes les forces qui s'appliquent sur le mobile. Attention : il faut vraiment faire une addition vectorielle des forces pour trouver la force résultante. Remarque : si la force résultante n'est pas égale à zéro, l'objet subit une accélération. Si on te dit que l'objet est immobile ou se déplace à vitesse constante, tu peux conclure que la force résultante est égale à zéro.

3- Qu'est-ce que la force équilibrante ? La force équilibrante est la force qu'il faudrait ajouter pour que la force résultante devienne égale à zéro. Exemple : si la force résultante est de 17 N vers l'ouest, la force équilibrante est de 17 N vers l'est car si on ajoutait cette force, la nouvelle force résultante serait de zéro. La force équilibrante a donc une valeur numérique (une norme) égale à la force résultante mais un sens contraire.

4- Combien y a-t-il d'équations pour les forces ? Un très grand nombre... tu dois te limiter à celles que ton enseignant te demande d'utiliser...