Décomposition d'une force

[Chmiman]

Bonjour , lors de la décomposition d'une force , par exemple le poids d'un objet sur une pente inclinée , elle se décompose en un vecteur perpendiculaire à la pente et un autre parallèle . Jusque là , mis à part qu'il faut se mettre en tete que c'est la même chose une décomposition que le vecteur d'origine , ça va . Mais si je veux tirer mon objet le long de cette pente vers le haut , il faut lutter contre la force parallèle à la pente , forcément , mais pourquoi dans les cours ils mettent que la force perpendiculaire à la pente on ne lutte pas contre ? Pour monter mon objet je dois bien lutter contre toutes les forces qui ne sont pas celle que j'exerce ! Meme si fondamentalement cette force perpendiculaire fait que mon objet se colle à la pente , je dois quand même lutter contre un peu pour faire monter mon objet avec mes mains ou bien une corde !

Avez vous des éclaircissements ou des réponses , je suis preneur ! Merci beaucoup
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[Tifoc]

Bonjour,
La "force perpendiculaire à la pente" est compensée par la réaction du support. Vous ne luttez pas contre à condition qu'il n'y ait pas de frottements (ce qui dans la réalité...)

[Chmiman]

Mais oui que je suis bête ! Merci et désolé de cette erreur d'inattention !

[ilovir]

Bonjour

voir aussi ce lien :

http://forums.futura-sciences.com/ph...n-incline.html

[A voir en vidéo sur Futura]

[Chmiman]

Merci beaucoup pour le lien , d'ailleurs une question me viens , si j'ai un objet à terre , ou posé sur une table par exemple , eh bien pour le soulever , je dois exercer une force égale au poids ou un chouilla minuscule + que le poids , car si j'exerce le poids comme force pour le soulever , les forces du poids et ma force s'annulent donc je devrait exercer une force juste au dessus du poids ? C'est cela ou c'est faux ?

[Chadocan]

C'est bien cela,
le soulever = lui donner une vitesse vers le haut=> lui donner une accélération a vers le haut supérieure à la gravité g.
Si a = g, je dirais plutôt "porter"

[Chmiman]

Oui mais attendez , si les forces de frottements n'existaient pas , cela voudrait dire que si je prenant par exemple un cube de pierre que je veux déplacer sur un sol horizontal , je ne lutte pas contre son poids donc aucune force ne s'opposerait à mon déplacement latéral de ce cube ?

Quand on veut déplacer ce cube il y a son poids mais si il est annulé par la force de réaction comment cela se passe ?

[Dynamix]

Salut

Une fois ton cube en mouvement il ne serait plus nécessaire de fournir le moindre effort pour le faire avancer .
C' est ce que l' on ne comprenait pas avant Newton .

[phys4]

Quand on veut déplacer ce cube il y a son poids mais si il est annulé par la force de réaction comment cela se passe ?

Ne pas oublier qu'il s'agit d'une hypothèse sans frottement, donc un cube qui serait posé sur une patinoire : il suffit de le lancer pour qu'il continue.

[Etorre]

Bonjour , lors de la décomposition d'une force , par exemple le poids d'un objet sur une pente inclinée , elle se décompose en un vecteur perpendiculaire à la pente et un autre parallèle . Jusque là , mis à part qu'il faut se mettre en tete que c'est la même chose une décomposition que le vecteur d'origine , ça va . Mais si je veux tirer mon objet le long de cette pente vers le haut , il faut lutter contre la force parallèle à la pente , forcément , mais pourquoi dans les cours ils mettent que la force perpendiculaire à la pente on ne lutte pas contre ? Pour monter mon objet je dois bien lutter contre toutes les forces qui ne sont pas celle que j'exerce ! Meme si fondamentalement cette force perpendiculaire fait que mon objet se colle à la pente , je dois quand même lutter contre un peu pour faire monter mon objet avec mes mains ou bien une corde !

Avez vous des éclaircissements ou des réponses , je suis preneur ! Merci beaucoup

C'est marrant, la réponse a ta question est dans le titre du post ! En faite sur un plan incliné le mobile restera toujours sur le plan (il ne s'envolera pas ou ne passera jamais au travers). Du cours les forces selon l'axe perpendiculaire se compensent toujours, donc en gros on ne s'en occupe quasiment jamais. Comme tu l'a mis dans le titre, on décompose selon deux axes : l'axe y (mais en gros ca se compense toujours) et l'axe x : l'axe du mouvement. Et les forces qui interviendront dans le mouvement seront toujours selon cet axe, puisque les forces selon y se compenseront toujours. ce ne c'est pas si mon explication est clair., ou si cela repond a ta question. En tout ca la réponse est dans le titre : il faut décomposer les forces selon des axes privilégiés x et y, pour simplifier le problème. Ah oui je relis ta question, j'y pense : il faut vraiment prendre conscience que les forces selon y se compensent, donc elle sont bien la mais au final la somme vectorielle fait zero.

[Chmiman]

Et au lancement de ce cube, quand je le pousse avec ma main , j'ai une résistance , et c'est bien la force opposée à ma force ?

[phys4]

Oui, vous aurez une résistance au lancement, ce l'inertie : la force à appliquer est proportionnelle à la mase et à l'accélération que vous voulez donner.

[ilovir]

Pour que le cube bouge, il faut lui appliquer la force statique (par exemple son poids en vertical) + la force pour le mettre en mouvement. Ensuite, il faut maintenir une force en plus de la force statique pour maintenir le mouvement. Si on revient à la force statique seule, le cube s'arrête, en étant prêt à redémarrer au moindre chouia de force en plus.

[Dynamix]

Et au lancement de ce cube, quand je le pousse avec ma main , j'ai une résistance , et c'est bien la force opposée à ma force ?

Quelque soit la force que tu exerce , et peu importe sur qui tu n' exerce , il y a toujours une résistance .
Troisième loi de Newton .
C' est l' effet de cette force qui varie suivant cas .

[antek]

le soulever = lui donner une vitesse vers le haut=> lui donner une accélération a vers le haut supérieure à la gravité g.
Si a = g, je dirais plutôt "porter"

On ne crée pas un champs de pesanteur.
Il suffit ici d'un équilibre de forces.

[le_STI]

Salut.

.... Ensuite, il faut maintenir une force en plus de la force statique pour maintenir le mouvement....

Non, pour maintenir une vitesse constante il suffit de s'opposer exactement au poids. Une "force en plus" accélérerait la masse.
Pour l'arrêter, il faut une phase de décélération pendant laquelle la force appliquée serait inférieure au poids.
(En supposant qu'on parle ici d'un mouvement vertical de bas en haut)

[Chmiman]

C'est quand même bizarre que dans une pente on dit que la force perpendiculaire est annulée par la réaction du sol et que sur un sol horizontal on ne dise jamais que la force de poids est compenseee par la réaction , sinon je pousse une immeuble tranquillement puisque la réaction du sol compense le poids ! Vague explication !

[Etorre]

Dans beaucoup de commentaires, j'ai l'impression que certains oublient quelque chose d'important : Il y a deux cas très distinct : le cas ou il existe des forces de frottement (la plupart des cas réel) avec une partie de la force qui est parallèle au plan, Et le cas sans frottement (plutôt théorique aucune réaction parallèle)

[Dynamix]

Dans beaucoup de commentaires, j'ai l'impression que certains oublient quelque chose d'important

Non , c' est toi qui a oublié quelque chose .
Ceci :

Oui mais attendez , si les forces de frottements n'existaient pas

[Chmiman]

Quelqu'un pour répondre à #17 s'il vous plaît ?

[le_STI]

.....et que sur un sol horizontal on ne dise jamais que la force de poids est compenseee par la réaction....

Etrange comme allégation. Et comment explique-t-on généralement le fait que les immeubles ne s'enfoncent pas sous terre?

Effectivement, s'il n'y avait pas de frottement entre le batiment et le sol, tu pourrais le pousser, mais son accélération serait (très) faible (à cause de son inertie).

[mach3]

C'est quand même bizarre que dans une pente on dit que la force perpendiculaire est annulée par la réaction du sol et que sur un sol horizontal on ne dise jamais que la force de poids est compenseee par la réaction , sinon je pousse une immeuble tranquillement puisque la réaction du sol compense le poids ! Vague explication !

ben si, on le dit. Un objet immobile posé sur un plan horizontal est soumis à deux forces qui s'annulent exactement (sans quoi l'objet ne resterait pas immobile) : son poids et la réaction de la surface. Si on veut faire bouger l'objet latéralement, il faut exercer une 3e force, parallèle au plan. Si il n'y a pas de frottements, l'accélération de l'objet sera cette 3e force divisée par la masse de l'objet. Si il y a des frottements, il y aura une force opposée qui va très vite apparaître.
Cette force de frottement est due à l'interaction entre la surface du plan et la surface de l'objet en contact avec. On peut distinguer deux types d'interactions (qui ont toutes deux une origine électromagnétique) :
-l'adhésion, due par exemple aux interactions intermoleculaires, comme celle de van der waals : les molécules de l'objet collent littéralement à celle du plan
-la rugosité : les aspérités de l'objet et du plan bloquent les unes contre les autres.

Pour faire bouger l'objet latéralement il faut donc vaincre l'adhésion et la rugosité. Augmentons progressivement la force latérale : l'objet va légèrement bouger, à peine de l'épaisseur d'un atome sans plus. On sera dans un régime élastique (tout reprendra plus ou moins sa place si on diminue la force), les liaisons intermoleculaires s'allongent, les aspérités, en appui les unes sur les autres se déforment un peu et ça reste bloqué, ça resiste. C'est le frottement statique. On a une force de frottement qui compense parfaitement la force qu'on applique pour faire bouger l'objet.
Augmentons encore la force, au bout d'un moment, les liaisons intermoleculaires vont casser, les aspérités se tordre, se passer les unes par dessus les autres, voire se casser, l'objet bouge, mais par à coup : des liaisons se reforment à la première occasion, de nouvelles rencontres entre aspérités vont se faire, il faudra à nouveau les rompre : pour une force donné, la vitesse plafonne, la force de frottement compense de nouveau la force appliquée, l'objet se déplace en moyenne à vitesse constante. C'est le frottement solide.
A chaque fois qu'on augmente la force, la force de frottement augmente avec un léger retard, ce qui fait que la vitesse peut augmenter.

m@ch3

[Dynamix]

C'est quand même bizarre que dans une pente on dit que la force perpendiculaire est annulée par la réaction du sol et que sur un sol horizontal on ne dise jamais que la force de poids est compenseee par la réaction

C' est qui "on" ?
Ce qui est vrai sur une pente est vrai à l' horizontal .
Mais peut être que dans ce cas Monsieur On pense que c' est tellement évident qu' il est inutile d' en parler .

[Chmiman]

Comment les forces , tous ces mécanismes et ces formules on été établies ? À partir d'observations ou par des gens tellement intelligents qu'on ne peut qu'appliquer bêtement leurs règles , comme le fait qu' une force soit dans telle direction ou dans une autre direction ! Car je ne sais pas comment aborder les forces , soit en me posant des tas de questions métaphysiques ne ou en me disant " ah si c'est comme cela que ça marche alors appliquons "

PS : le "on" c'est les cours ou les profs

A+

[mach3]

Comme toujours c'est un aller-retour permanent entre théorie et observation/expérimentation. L'une prédit l'autre, l'autre s'interprète à la lumière de l'une.
On peut par exemple étudier comment varie la vitesse d'un objet qu'on fait glisser sur une surface horizontale. La vitesse horizontale décroit linéairement (et la verticale est et reste nulle). Si on interprète cela à la lumière de la théorie de Newton, on en déduit que la somme des forces est non nulle, constante, et opposée au mouvement (accélération constante). Il y a donc 3 forces : le poids de l'objet, vertical vers le bas, la réaction de la surface, vertical vers le haut et compensant exactement le poids (sans quoi il y aurait accélération verticale, l'objet décollerait ou s'enfoncerait) et une force dite de frottement sec dynamique horizontale, constante et opposée à la vitesse. On peut ensuite, constater que cette force dépend du poids de l'objet (d'autant plus grande que l'objet est lourd) et de la nature et l'état des surfaces en contact. On peut en déduire son expression, empirique certe, mais qu'on pourra ensuite appliquer pour toute situation similaire (il faudra juste déterminer certains coefficients par l'expérience).
On peut aussi étudier comment se comporte un objet posé sur une surface qu'on incline progressivement : à partir d'un certain angle, l'objet va se mettre en mouvement. Tant que l'inclinaison est inférieure, il ne se passe rien. Si on considère qu'il n'y a que deux forces qui s'appliquent, le poids vertical et la réaction perpendiculaire à la surface, l'objet devrait se mettre en mouvement dès que la surface n'est plus horizontale, pourtant ce n'est pas le cas. On en déduit qu'il y a une force supplémentaire, la force de frottement sec statique qui maintient la somme des forces nulles et donc empêche tout mouvement. On en déduit aussi qu'elle grandit à mesure qu'on incline, jusqu'à un certain angle. On peut également en déduire une expression, empirique également.

On peut ensuite s'intéresser à la cause de ce frottement, en étudiant la surface de l'objet et celle de la surface horizontale. Il y a aujourd'hui des outils très poussés, comme la microscopie à force atomique, qui permet de mesurer rugosité et adhésion d'une surface. On peut ensuite tenter de corréler cela avec les coefficients empiriques des forces de frottements observées, et essayer de prédire à quel point le frottement sera important entre deux surfaces en fonction de leurs caractéristiques.

Dans un premier temps, quand on en est au début de l'apprentissage, il faut parfois admettre "bêtement" certaines choses, parce qu'il n'y a pas assez de temps alloué pour aller dans les détails et que ces détails sont parfois d'une complexité rédhibitoire (notamment du point de vue mathématique). Il faut garder à l'esprit que tôt ou tard on pourra aborder les détails (que ce soit par soi-même plus ou moins immédiatement ou soit en attendant quelques années le temps d'arriver dans les études supérieures) et que ces choses à admettre ne sont pas des affirmations gratuites. Il y a toute une construction derrière, qui a d'ailleurs été reformulée de différentes façons au cours des siècles (Hamilton, Lagrange, ...) appuyée sur une énorme collection de faits d'observations. Bien sûr, si on gratte assez profond, on tombe sur des choses "inexplicables", des principes, des axiomes, qu'aucune observation ne dément mais dont on ne peut donner le "pourquoi". Par exemple, les lois de Newton, on peut les expliquer par la conservation de la quantité de mouvement, cette conservation, on peut l'expliquer (via un puissant théorème) par le fait que les lois de la physique sont invariantes par translation dans l'espace (ce sont les mêmes partout), mais cette invariance n'est qu'un constat, on ne sait pas l'expliquer : pour autant que l'on sache, les lois de la physique sont les mêmes partout dans l'univers, mais on ne sait pas pourquoi, il est probable qu'on ne le sache jamais, et pire encore, si on finissait par trouver on aboutirait, mécaniquement, à un autre principe encore plus basique qu'on ne pourra pas expliquer...

m@ch3

[Chadocan]

On ne crée pas un champs de pesanteur.
Il suffit ici d'un équilibre de forces.

Pardon ? Compense pile poil la gravité si tu veux, sans perturbation autre, cela m'étonnerait que quoi que ce soit bouge.

Comment les forces , tous ces mécanismes et ces formules on été établies ? À partir d'observations ou par des gens tellement intelligents qu'on ne peut qu'appliquer bêtement leurs règles.

La physique est une science de l'observation. Un physicien observe un phénomène, et propose un modèle pour l'expliquer. Ce modèle s'accompagne d'un moyen observationnel pour le valider ou l'invalider. Un physicien particulièrement brillant peut éventuellement proposer un modèle "sorti de nulle part", mais dans tous les cas il faut pouvoir le valider par l'observation. Si une observation contredit un modèle (hors erreur de mesure et mauvaise interprétation) alors le modèle est faux, ou incomplet.

Cela étant dit, la mécanique classique est historiquement liée aux mathématiques. Les scientifiques de l'époque ont construit les maths et la physique en même temps et ce sont servis des observations "évidentes" pour construire quelque chose de cohérent.
- Un boulet qui tombe du mat d'un bateau en mouvement, tombe au pied du mat et non pas derrière.
- Une balle de plomb et une balle de plume de même dimension (et de masses différentes) tombent (aux frottements près) à la même vitesse.
- etc etc.

edit: encore devancé...et effectivement il y'a bien des axiomes qui sont "indémontrables" à l'heure actuelle, mais ils ne sont pas dénués de logique. Les lois de la physique sont les même partout, ça semble assez instinctif, on serait un peu emmer*** si ce n'était pas le cas.