Le mot Obliger apparaît dans pratiquement tous les aspects imaginables de la vie quotidienne, des sports à la météo en passant par les conflits militaires. Mais fondamentalement, la force est un concept ancré dans la physique, où elle a un sens très spécifique et critique. L'unité de force standard est le newton (N), égal à kg ⋅ m/s2.
La force est l'une des deux grandeurs physiques qui affectent le mouvement d'un objet, l'autre étant la masse. La description du mouvement des objets dans l'espace s'appelle cinématique, qui prend en compte la position, la vitesse et l'accélération; l'inclusion de la force et de la masse dans l'étude du mouvement introduit le concept de dynamique.
Les lois du mouvement de Newton
Avant d'apprendre les forces spécifiques et comment faire des calculs impliquant cette quantité, il est utile de revoir les trois lois fondamentales du mouvement conçues par Isaac Newton :
1. Chaque objet dans un état de mouvement constant (y compris au repos) restera dans cet état à moins qu'il n'agisse sur une force externe.
2. La force est le produit de la masse et de l'accélération.
3. Pour chaque force, il existe une force opposée en direction et égale en amplitude.
La deuxième loi de Newton est celle qui présente le plus d'intérêt si vous souhaitez calculer la force, ou déterminer la masse ou l'accélération si vous disposez d'informations sur la force et l'une des deux autres quantités. L'accélération est un changement de vitesse.
Exemples de forces
Vous pouvez considérer une force comme quelque chose qui pousse ou tire; bien qu'utile comme métaphore, cependant, cela ne fait pas grand-chose pour faire avancer votre compréhension du monde réel. Au lieu de cela, une liste qui montre la gamme des forces naturelles est un meilleur outil pour se familiariser avec les forces que vous utiliserez dans vos calculs de physique.
Poids est une force mystérieuse qui agit sur tous les objets ayant une masse et résulte de la gravité, qui à la surface de la Terre a une valeur de 9,8 mètres par seconde au carré (9,8 m/s2). Tension, élasticité, frottement et le soi-disant force normale sont des forces qui agissent sur les solides; la flottabilité, la portance, la poussée et la traînée sont des forces uniquement associées aux fluides (liquides et gaz).
le électrostatique et magnétique les forces sont associées à des particules chargées. De plus, la nature comprend quatre forces fondamentales qui donnent naissance à toutes les autres forces. L'une d'elles est la gravité, qui est de loin la force fondamentale la plus faible; les autres sont électromagnétisme et le fort et nucléaire faible interactions dans les atomes.
L'équation de la force
La forme standard de la formule de force à travers la physique stipule que le force extérieure nette sur un objet est le produit de sa masse et de son accélération :
\textbf{F} = m\textbf{a}
Ici, la force et l'accélération sont quantités vectorielles, ce qui signifie qu'ils ont à la fois une valeur (grandeur, représentée par un nombre) et une direction dans l'espace qui leur sont associés. La messe est un quantité scalaire, ce qui signifie qu'il est décrit pleinement en termes de son ampleur.
Exemple de calcul de force
Une voiture compacte d'une masse de 1 000 kg accélère plein nord à 5 m/s2. Quelle est la force produite par cette accélération ?
F = (1 000 kg) (5 m/s2) = 5 000 N.
La voiture atteint finalement une vitesse de 40 m/s (environ 90 miles par heure) et se stabilise à cette vitesse. Quelle est la force externe sur la voiture maintenant?
C'est une sorte de question piège. Alors qu'une voiture qui accélère a beaucoup d'élan, si la voiture n'accélère pas, les deux côtés de la force équation sont nulles, et il n'y a pas de force externe nette agissant sur le système, dans ce cas constitué uniquement de la voiture. La grandeur physique la plus intéressante ici, élan, est le produit de la masse et de la vitesse v (comparez-le à l'équation de la force).