Les differents type de forces

On distingue les forces de contact et les forces à distance.

Les forces à distance
Les forces à distances peuvent s’exercer sans contact entre les objets. Les principales sont :

La force de gravitation : la force de gravitation est une force fondamentale qui correspond à l’attraction mutuelle s’exerçant entre deux corps de masse non négligeables. Ainsi la loi de l’attraction gravitationnelle démontre que deux corps de masses différentes placés en deux points distincts, exercent l’un sur l’autre des forces d’attraction directement opposées. C’est Isaac Newton qui eut l’idée de la gravitation universelle en regardant une pomme tomber. Les forces de gravitation s’exercent aussi bien sur des grandes distances comme par exemple des distances astronomiques (corps célestes…) qu’a des distances beaucoup plus petites c’est-à-dire microscopiques (entre noyaux, atomes etc…)



La force magnétique : c’est la force qui permet à un aimant d’attirer un morceau de fer ou qui oriente l’aiguille d’une boussole vers le nord. Les forces magnétiques agissent à distance. Par exemple, un morceau de fer et un aimant exercent l’un sur l’autre des forces à distance. Les forces magnétiques agissent soit par attraction soit par répulsion.



La force électrique : c’est la force qui attire des morceaux de papier vers une baguette en plastique qui a été frottée ou qui met les électrons en mouvement dans un circuit électrique. Ainsi deux corps chargés électriquement exercent l’un sur l’autre des forces à distance : si les corps possèdent des charges identiques, alors ils se repoussent. Au contraire, si les corps possèdent des charges différentes, ils s’attirent. Les forces électriques augmentent a mesure que la distance qui sépare les corps diminue.



Les forces nucléaires : ce sont des forces qui maintiennent ensemble les nucléons et assurent la stabilité du noyau des atomes. Les forces nucléaires sont parfois appelées forces fortes résiduelles. En réalité ce n’est une pas une ou deux forces nucléaires mais trois forces différentes qui s’exercent au sein des atomes. Une première force d’interaction forte permet la cohésion du noyau. La deuxième force est électromagnétique et est plutôt répulsive mais moins importante que la première. Enfin, la troisième force est faible et agit au sein même des nucléons.

Rappel : qu’est ce qu’un nucléon ? Les atomes représentent les éléments fondamentaux de la matière. Ils sont composés d’un noyau, formé de protons (particule élémentaire chargé positivement) et de neutrons (particule élémentaire non chargée), autour duquel gravitent les électrons. Les protons et les neutrons sont aussi appelés nucléons. Le nombre de nucléons par atome est donné par le nombre de masse A.

Les forces de contact
Les forces de contact se manifestent lorsqu’un corps est en contact avec un autre corps (solide, liquide et gazeux).

Les principales forces de contact sont :

La force de réaction d’une surface (sol, table ou autre) : lorsqu’un solide est posé sur un support, celui-ci exerce en chacun des points de contact des forces sur le solide. Il s’agit de forces qui s’opposent au poids et empêchent un objet de tomber. Cette force est en général verticale et orientée vers le haut et compense souvent le poids. Si le solide est en équilibre sur le support les forces compensent le poids du solide. L’ensemble des forces de contact est équivalent à une force unique appelée réaction du support. (Cela déforme le support qui repousse le corps).


Exemple : le contact d’un objet avec un autre objet : quand deux surfaces solides sont en contact l’une avec l’autre, elles exercent une réaction appelée réaction normale l’une sur l’autre. Les forces de réactions normales sont perpendiculaires à la surface de contact sinon les solides s’interpénétreraient entre eux.
Les forces de pressions exercées par un gaz ou un liquide : les fluides exercent sur les corps en contact avec eux des forces qui sont dites délocalisées.
Exemple : la poussée d’Archimède.
Archimède était un savant de l’antiquité très connu pour son principe de la poussée « Tout corps plongé dans un fluide au repos, entièrement mouillé par celui-ci ou traversant sa surface libre, subit une force verticale, dirigée de bas en haut et opposée au poids du volume de fluide déplacé ; cette force est appelée poussée d’Archimède. »
La légende d’Archimède explique que celui-ci aurait découvert ce principe en prenant son bain. Le roi Hérion II aurait demandé à Archimède de vérifier si sa couronne d’or qu’il avait fait faire par un joaillier était bien fabriquée en or pur et non en or et en argent. La forme de la couronne empêchant tout calcul,

Archimède était dans une impasse. Jusqu’au jour ou, quand il était au bain public il comprit le principe de la masse volumique : pour un même volume donné les corps n’ont pas le même poids. Il découvrit ainsi que l’artisan avait utilisé de l’argent et de l’or et avait essayé de tromper le roi.

C’est à ce moment qu’il aurait déclaré sa célèbre phrase « Euréka ».

L’application du principe d’Archimède permet ainsi de comprendre les forces permettant la flottabilité des bateaux ou le principe des Montgolfières.

Qui était Archimède ?
Qu’est ce que le principe d’Archimède ?

Les forces de frottement exercées par une surface ou par l’air sur un objet en mouvement : ce sont des forces qui s’opposent aux mouvements relatifs entre deux systèmes en contact. Les forces de frottement sont en fait causées par la présence de microsoudures qui se développent entre les surface et finalement cela créer une bonne adhérence. Les forces de frottements dépendant donc de la nature de la surface et de la normale et sont indépendantes de l’aire de contact et de la vitesse.