Quel est l'intérêt du concept de force?

[albanxiii]

Bonjour,

Et les forces non conservatives ?

On pourrait vous répondre que les forces "fondamentales" (gravitation, électrodynamique pour ce qui nous intéresse) sont conservatives.
Mais je suis d'accord avec vous, en pratique il est infiniment plus simple et efficace de passer par des modèles de forces non conservatives (c'est discuté dans le cours de Feynman, je crois que c'est le tome d'électromagnétisme).

Bonne journée.
-----

[Nicophil]

ERRATUM

Tu commences par la partie II du cours: "Dynamique". Et la partie I: "Statique" alors??

C'est la Dynamique qui se décompose en I-Statique, II-Cinématique.

[invitee53284f6]

Salut à toi pakm,

Ta question est pertinente.
Si je peux te conseiller une bonne lecture sur ce sujet : "L'évolution des idées en physique" écrit par M. Albert Einstein lui même. C'est un bouquin assez court, très intéressant et accessible qui traite ton problème.
Comme tu l'as dis, le concept de force à l'avantage d'être très intuitif. Comme dirait le badaud moyen : "c'est un truc qui fait bouger..." .
Et justement, c'est aussi son point faible dans la mesure où il n'y a pas de définition propre (au sens technique) d'une force, sauf dans le cas où elle est conservative.

Pour moi, le PFD (Principe Fondamental de la Dynamique) n'est pas la définition d'une force, mais plutôt une illustration l'effet d'une force. Le PFD est une équation dynamique reliant deux quantités : force et quantité de mouvement.
Alors que la force n'a pas de définition "clean", la quantité de mouvement, tout comme l'énergie ou le moment cinétique sont des quantités qui sont définis très précisément à l'aide des invariances des lois de la physique selon des transformations unitaires simples de l'espace.

Une force a aussi la désagréable idée d'avoir un point d'application pour pouvoir être définie en toute rigueur, ce qui n'est pas hyper pratique lorsqu'on veut étudier des systèmes qui ne sont réductibles en des problèmes ponctuels...
Et là, je rejoins la remarque de MissPacMan : la physique moderne tend rendre complètement obsolète le concept de force au profit d'un outil beaucoup, beaucoup plus puissant : celui de champ. En effet, un champ est défini en tout point de l'espace par une grandeur (scalaire, vectorielle, voire matricielle) donc pas d'histoire de point d'application, et ce sont les variations spatiales et temporelles du champ qui influent sur la quantité de mouvement et la trajectoire du système.

En espérant que ça t'as un peu aidé...

Salut dolan,

Merci pour le bouquin j'irai y jeter un oeil.

Au reste si la force n'a pas de définition propre, que veut dire F=m.a? Si la force n'a pas de définition propre, qu'est-ce que l'illustration de l'effet d'une force? Le concept de force est intuitif on est d'accord, mais si on ne peut pas la définir clairement c'est bien qu'il s'agit d'un artifice de calcul plutôt qu'un phénomène ayant une réalité concrète? Par exemple, quel problème se poserait si on définissait F=(m.a)³ et qu'on modifiait en accord les expressions des forces de gravitation, électromagnétique et tout le toutim? A priori les deux modélisations seraient équivalentes non?

Je récidive, on peut (doit) définir une force reçue par un objet comme le nombre de petits chocs et donc quantité de mouvement q.mv (q est un nombre entre 0 et 2 ) reçus par seconde du monde extérieur sur cet objet, sous forme de particules incidentes (de masse m et vitesse v), ou autres . C'est une quantité de mouvement reçue par seconde. . Par exemple un objet qui reçoit n balles de vitesse v par seconde selon un choc mou , subira une force de nmv par seconde ou Newtons
.
Ensuite on utilise f=ma , pour déterminer l'accélération ,qui est bien une loi .
On voit qu'avec ce principe il faut d'abord définir la masse sans passer par la force , sinon cela se mordrait un peu la queue !

Je veux bien, mais comment appliqueriez-vous cette définition au cas de la gravitation? L'objet attiré recevrait des chocs provenant de la direction opposée à l'objet qui l'attire?

Bonjour.
Vous décrivez le moment de l'impact des mains sur la table et les instants qui suivent comme s'il décrivait la situation stable finale.
Qu'est ce qui se passe une heure plus tard ? Aucun atome n'est accéléré. Ils ont pris leurs nouvelles positions en raison de la déformation élastique/plastique de la table dus aux tensions imposées par les "choses" sans nom que nous exerçons sur la table.
Il n'y a plus d'accélération et il y a pourtant des forces.
Votre théorie est absurde et c'est bien pour cela que votre "idée géniale" n'a pas été proposé par personne (ou, du moins, si elle l'a été, elle n'a pas été retenue).
Au revoir.

Pourquoi ce besoin si prononcé de voir des théories absurdes partout? Quelle est donc ma théorie ou idée géniale que j'ai mise en avant? Dites le moi car je ne le sais même pas moi-même. Je viens ici avec l'esprit ouvert en posant des questions et en cherchant encore une fois à avoir une discussion intelligente sur un point qui ne me paraît pas clair, n'est-ce pas l'intérêt d'un forum scientifique? Ce qui est sur c'est que ce genre de réponses ne me donne pas envie de revenir.

Revenant à l'exemple, comment définissez-vous cette force que vous exercez sur la table?

En attendant je vous laisse méditer sur ces remarques des physiciens Frank Wilczek (prix nobel 2004), Peter G. Tait et Richard Feynman (prix nobel 1965, entre autres) :

"F = ma is formally empty, microscopically obscure, and maybe even morally suspect"
"In all methods and systems which involve the idea of force there is a leaven of artificiality. . . . there is no necessity for the introduction of the word "force" nor of the sense−suggested ideas on which it was originally based."
"The real content of Newton’s laws is this: that the force is supposed to have some independent properties, in addition to the law F = ma; but the specific independent properties that the force has were not completely described by Newton or by anybody else, and therefore the physical law F = ma is an incomplete law."

[invitec17b0872]

Bonjour,

Je redis ce que j'ai dit plus haut. La réalité physique est décrite par une action mécanique. La FORCE, elle, est un MODELE pour décrire le phénomène. Ainsi, à votre question "si on ne peut pas la définir clairement c'est bien qu'il s'agit d'un artifice de calcul plutôt qu'un phénomène ayant une réalité concrète?" je dis qu'en effet, la force est un outil du physicien qui permet tout à la fois de décrire le cas d'une résultante nulle (principe d'inertie) et d'une résultante non-nulle (2de loi de Newton).
Votre question initiale était "quel est l'intérêt du concept de force ?", pensez-vous qu'on a des éléments de réponse déjà ?
D'autre part, la même question peut se poser avec l'énergie. Entre énergie et force, entre PFD et conservation de l'énergie, il n'y a bien souvent qu'une relation intégrale-dérivée (on parle bien d'intégrale première du mouvement). Quel est l'utilité de cette redondance ? Eh bien parfois c'est bien plus utile de décrire un système en terme d'échanges d'énergies qu'en termes de force ou de moment. Mais bien malin celui qui peut définir simplement et correctement l'énergie (personnellement, je laisse mon tour)

Bonne journée.

[Nicophil]

A bien y réfléchir, tu donnais la solution dès le début avec le mot "interaction":

Pour décrire les interactions entre divers constituants de l'univers, on dit que de par leurs propriétés intrinsèques (masse, charge, ...),

Et précisément l'interaction ("inter-action") entre deux objets ne dépend pas seulement de leurs propriétés intrinsèques mais de leurs positions relatives dans le champ de... euh... d'interaction.


Maintenant: comment définir "interaction"?... Voyons Wikipedia: http://fr.wikipedia.org/wiki/Interac...%C3%A9mentaire
"Quatre interactions élémentaires sont responsables de tous les phénomènes physiques observés dans l'univers, chacune se manifestant par une force dite force fondamentale."
Bref, "interaction" n'est qu'un mot plus à la mode pour "force", qui semble être devenu un gros mot pour certains. Mais c'est bien la vieille Force qui est seule capable d'unifier la Physique.

Le concept de force est intuitif on est d'accord, mais si on ne peut pas la définir clairement c'est bien qu'il s'agit d'un artifice de calcul plutôt qu'un phénomène ayant une réalité concrète?

Non, au contraire: c'est qu'on définit les autres concepts à partir du concept de force, car il est la pierre de touche de l'édifice.

[invite4d47ddba]

La force.

exemple sur le physique: casser une porte, porter un meuble, démarrer sa voiture ou regarder le moteur tourner.

exemple de la physique: étude de mouvement, étude de distance, étude de résistance, étude de frottement.

[invite1a85c30c]

Re,

Il est vrai qu'au premier abord, écrire F=ma peut sembler bizarre étant donné que F n'est pas bien définie alors que l'impulsion si. Mais, attention, le PFD est une loi qui tisse un lien entre 2 quantités : impulsion et force. En aucun cas il ne te permet de définir ce qu'est une force. C'est comme si tu me disais que la loi des gaz parfaits permettait de donner une définition de la température en écrivant T=PV/nR. Je ne sais pas si j'ai bien réussi à faire comprendre la nuance...

Donc, pour moi, le sens de F=ma est simplement : "toute résultante de force non nulle modifie l'impulsion d'un système dans son mouvement en fonction du temps"
C'est donc, pour moi, l'illustration de l'effet d'une force : "un système soumis a une force voit sa vitesse modifiée", Point final. On ne peut rien tiré de plus du PFD.
De plus, comme l'a souligné Nicophil, la raison pour laquelle on peut disposer de définitions nettes et précises des autres quantités dynamiques usuelles telles que la quantité de mouvement, le moment cinétique ou l'énergie, c'est que l'on a pris le concept de force comme clé de voute à tout l'édifice!

J'en profite en passant,

Début de parenthèse.

Cela fait plusieurs fois que je vois la remarque du type :

Mais bien malin celui qui peut définir simplement et correctement l'énergie (personnellement, je laisse mon tour).

Le formalisme lagrangien donne une définition quasi-religieuse de l'énergie. Les lois de la physique sont constantes (elles sont invariantes par translation dans le temps), ce qui se traduit par une indépendance de la fonction de Lagrange du système par rapport au temps (dérivée totale nulle par rapport à t). A partir des équations de Lagrange (émanant du principe variationnel), on remarque que dans ce cas, qu'une quantité se conserve, elle est appelée "énergie" et son expression est la suivante:
où est le moment généralisé associé à la coordonnée généralisée ; et L la fonction de Lagrange du système.

Fin de la parenthèse.

Alors, tu pourrais me demander, qu'est ce une force pour nous, alors? Et là, je te renvoies à ce qu'à dit Rhodes77 :

La réalité physique est décrite par une action mécanique. La FORCE, elle, est un MODELE pour décrire le phénomène.

La force reste avant tout un outil qui colle parfaitement à notre manière de penser (nous, les humains), à notre logique.

[invite490b7332]

J'en profite en passant,

Début de parenthèse.

Cela fait plusieurs fois que je vois la remarque du type :
Le formalisme lagrangien donne une définition quasi-religieuse de l'énergie. Les lois de la physique sont constantes (elles sont invariantes par translation dans le temps), ce qui se traduit par une indépendance de la fonction de Lagrange du système par rapport au temps (dérivée totale nulle par rapport à t). A partir des équations de Lagrange (émanant du principe variationnel), on remarque que dans ce cas, qu'une quantité se conserve, elle est appelée "énergie" et son expression est la suivante:
où est le moment généralisé associé à la coordonnée généralisée ; et L la fonction de Lagrange du système.

Fin de la parenthèse.

C'est bien beau de dire que l'énergie c'est l'Hamiltonien et de faire allusion au passage au théorème de Noether, mais il eut été plus judicieux de ta part de définir ce qu'est le Lagrangien. Car quelle est donc cette quantité bizarre - le Lagrangien - qui consiste à soustraire à l'énergie cinétique, l'énergie potentielle ???

[inviteccac9361]

Bonjour,

une "force" est une manière de dire qu'il se produit un phénomène entre plusieurs entités aboutissant à un déplacement dans l'espace.
La force peut se baser sur des phénomènes physiques variés, mais néanmoins il est possible de déterminer experimentalement une énergie (une force dans le temps, une intégration de la force donc) à toute force, ce qui relie la notion de force avec les autres.
On peut produire un effet équivalent par l'application de forces diverses, et cet effet nécéssitera toujours, à minima, la même énergie.

Une force étant vectorielle et possedant un module, elle précise le déplacement des entités entre-elles.
D'où son interêt, à mon avis, pour répondre à la question.

De plus, si des entités se déplacent d'une certaine manière (acceleration), alors on suppose l'existence d'une force.

A noter que plusieurs forces peuvent agir de concert, fournissant une résultante nulle.
C'est le cas usuel dans nos environnements stables.
Il est donc bon de se souvenir que pas d'effet ne signifie pas nécéssairement, pas de force...

[invite1a85c30c]

Re re,

Attention, ne me fait pas dire ce que j'ai pas dit.

C'est bien beau de dire que l'énergie c'est l'Hamiltonien.

Le hamiltonien, ça coïncide pas toujours avec l'énergie. C'est le cas uniquement si les coordonnées généralisées sont indépendante du temps (enfin, je crois...).

Il eut été plus judicieux de ta part de définir ce qu'est le Lagrangien.

Là, je peux que être d'accord avec toi. Mais à part dire que c'est une fonction qui permet de déterminer l'état du système et d'en écrire les équations dynamiques, je sais pas trop quoi dire...
Si tu as un avis plus prononcé sur la question, je veux bien que tu m'expliques parce que c'est une question qui me turlupine depuis un petit bout de temps...

quelle est donc cette quantité bizarre - le Lagrangien - qui consiste à soustraire à l'énergie cinétique, l'énergie potentielle ???

Dans le cours de méca analytique que j'ai (le Landau), le lagrangien n'est pas définit comme étant T-V, mais bien de façon générale en disant que c'est une fonction qui caractérise l'état du système. C'est seulement après, en écrivant les équations de Lagrange, que l'on obtient L=T-V.

Après, je suppose qu'il est aussi possible de retrouver les mêmes choses en faisant le cheminement inverse, en posant L=T-V.
Du coup, le problème est cyclique, tout dépend le point de départ. Mais ce qui importe, c'est de retrouver la même chose au final, non?

[invitee53284f6]

Bonjour,

Je redis ce que j'ai dit plus haut. La réalité physique est décrite par une action mécanique. La FORCE, elle, est un MODELE pour décrire le phénomène. Ainsi, à votre question "si on ne peut pas la définir clairement c'est bien qu'il s'agit d'un artifice de calcul plutôt qu'un phénomène ayant une réalité concrète?" je dis qu'en effet, la force est un outil du physicien qui permet tout à la fois de décrire le cas d'une résultante nulle (principe d'inertie) et d'une résultante non-nulle (2de loi de Newton).
Votre question initiale était "quel est l'intérêt du concept de force ?", pensez-vous qu'on a des éléments de réponse déjà ?
D'autre part, la même question peut se poser avec l'énergie. Entre énergie et force, entre PFD et conservation de l'énergie, il n'y a bien souvent qu'une relation intégrale-dérivée (on parle bien d'intégrale première du mouvement). Quel est l'utilité de cette redondance ? Eh bien parfois c'est bien plus utile de décrire un système en terme d'échanges d'énergies qu'en termes de force ou de moment. Mais bien malin celui qui peut définir simplement et correctement l'énergie (personnellement, je laisse mon tour)

Bonne journée.

Bonjour,

Merci pour votre réponse. Si je me pose cette question précisément sur la force, c'est que de la manière dont est présentée la sacro-sainte relation F=m.a - il suffit de voir comment on la nomme, le principe fondamental de la dynamique (plus précisément ) - on est obligés de penser qu'elle nous dit quelque chose de fondamental sur notre univers et ses propriétés. Je me suis toujours demandé ce que cette relation signifiait, F=m.a, qu'une force appliquée sur un objet est égale à sa masse fois son accélération, comment Newton a pu découvrir cette chose fondamentale sur notre univers il y a plus de 3 siècles. Mais en fait elle ne dit rien, ce n'est qu'un outil. La relation F=m.a ne marche que parce qu'on a défini les autres forces (gravitationnelle, électromagnétique, force de frottements fluides, force de rappel d'un ressort, ...) telles quel. Je ne pense pas me tromper en disant qu'on pourrait écrire F=(ma)³ et changer toutes les expressions des forces en accord et ça marcherait encore, on arriverait à faire les mêmes calculs pour aboutir aux mêmes résultats (si ce n'est que la force n'aurait pas la même unité).

Donc oui je conçois en effet que le concept de force est un outil bien utile pour modéliser facilement un grand nombre de situations , mais puisque c'est un outil je rejoins mon message original en disant qu'il serait possible de s'en passer tout en continuant à décrire aussi bien l'univers. Je dis bien possible de s'en passer, pas que tout serait plus facile à modéliser sans y avoir recours. Par exemple, dans les cas des systèmes à masse constante on pourrait simplement parler d'accélération sans avoir recours à la relation F=m.a ni même au concept de force, il suffirait de définir l'accélération gravitationnelle, l'accélération électromagnétique, l'accélération de rappel d'un ressort, ..., qui auraient les mêmes expressions que la force gravitationnelle, la force électromagnétique, la force de rappel d'un ressort, ..., si ce n'est qu'elles auraient la masse de l'objet m en plus au dénominateur. Si la résultante était nulle, on dirait que l'objet est accéléré identiquement dans toutes les directions.

Est-ce que ce que je dis est cohérent, sans passer pour un extrémiste qui vient déballer ses théories absurdes et qui considère que Newton et tous les autres sont des imbéciles?

Bonne journée.

[invitec17b0872]

Bonjour,

Oui en théorie ce que vous dîtes se tient : dans certains cas précis on peut confondre force et accélération. L'ennui c'est de normaliser à la masse, car d'un système à l'autre elle varie. En termes d'unité, l'accélération d'un corps ne dépend pas de sa masse, c'est une grandeur cinématique (en m/s², la masse n'apparait pas). Ainsi un proton et un électron n'auraient pas la même "accélération" (votre accélération hein) dans un champ électrique uniforme, alors qu'au sens commun la force subie est la même.
Enfin, il vous manque peut-être la notion de "principe" dans "principe fondamental de la dynamique" : c'est une propriété universellement vérifiée, qui n'a encore jamais été mise à mal. Il n'y a donc là dedans rien de sacro-saint (justement pas en sciences !) D'ailleurs ce PFD est tellement un "principe" que pour le vérifier toujours, il faut parfois additionner des "pseudo-forces" (passage au référentiel non inertiel...)
Pour ce qui est de votre "F=(ma)3", là encore vous violeriez un des principes fondateurs de la physique : le principe du rasoir d'Occkham : "de toutes les solutions équivalentes à un même problème, il faut privilégier la plus simple". Et F=ma; c'est quand même bien plus simple que (ma)3, et puis ça marche en l'état.
Alors oui, parfois la notion de force est dispensable, mais elle est souvent bien utile à expliquer les différents phénomènes et se généralise à tous les cas de la mécanique (caractère universel) ce qui nous fait la privilégier.

Bonne journée.

[invite6dffde4c]

... Je ne pense pas me tromper en disant qu'on pourrait écrire F=(ma)³ et changer toutes les expressions des forces en accord et ça marcherait encore, on arriverait à faire les mêmes calculs pour aboutir aux mêmes résultats (si ce n'est que la force n'aurait pas la même unité).
...
l'accélération de rappel d'un ressort, ..

Je rappelle qu'il n'y a qu'en France que l'on appelle la deuxième loi de Newton "principe fondamental de mes genoux".
Dans le reste de l'Univers elle continue de s'appeler par le nom de son créateur.

Et remplacer cette deuxième loi par F = ma3, ne fonctionne pas car la proportionnalité entre la force et l'accélération n'est pas respectée.

Quand vous dites "accélération d'un ressort" vous trichez. La plupart des ressorts ne créent de l'accélération que dans des rares occasions. La plupart du temps ils ne créent que des forces bêtement statiques.
Au revoir.

[invitee53284f6]

Bonjour,

Oui en théorie ce que vous dîtes se tient : dans certains cas précis on peut confondre force et accélération. L'ennui c'est de normaliser à la masse, car d'un système à l'autre elle varie. En termes d'unité, l'accélération d'un corps ne dépend pas de sa masse, c'est une grandeur cinématique (en m/s², la masse n'apparait pas). Ainsi un proton et un électron n'auraient pas la même "accélération" (votre accélération hein) dans un champ électrique uniforme, alors qu'au sens commun la force subie est la même.
Enfin, il vous manque peut-être la notion de "principe" dans "principe fondamental de la dynamique" : c'est une propriété universellement vérifiée, qui n'a encore jamais été mise à mal. Il n'y a donc là dedans rien de sacro-saint (justement pas en sciences !) D'ailleurs ce PFD est tellement un "principe" que pour le vérifier toujours, il faut parfois additionner des "pseudo-forces" (passage au référentiel non inertiel...)
Pour ce qui est de votre "F=(ma)3", là encore vous violeriez un des principes fondateurs de la physique : le principe du rasoir d'Occkham : "de toutes les solutions équivalentes à un même problème, il faut privilégier la plus simple". Et F=ma; c'est quand même bien plus simple que (ma)3, et puis ça marche en l'état.
Alors oui, parfois la notion de force est dispensable, mais elle est souvent bien utile à expliquer les différents phénomènes et se généralise à tous les cas de la mécanique (caractère universel) ce qui nous fait la privilégier.

Bonne journée.

Oui dans un champ électrique uniforme le proton et l'électron subissent la même force, mais justement du fait de leur masse différente ils ne subissent pas la même accélération. J'avoue ne pas voir le problème. Dans a = F/m la masse apparaît mais F/m s'exprime bien en m/s².

Après le principe fondamental de la dynamique fonctionne parce qu'on a défini les forces telles qu'on les a définies. Il doit exister un bon nombre de fonctions f telles que l'on puisse écrire f(F) = f(m,a). Effectivement on en vient au rasoir d'Ockham, mais si la force est un outil alors au fond le PFD en est un également.

Et quand vous dites que la force se généralise à tous les cas de la mécanique, à quel moment est-ce que l'approche de l'accélération (comme je l'ai décrite dans mon post précédent) flanche? J'aurais tendance à dire que les deux approches sont équivalentes puisque a = F/m.

Bonne journée.

[invitee53284f6]

Je rappelle qu'il n'y a qu'en France que l'on appelle la deuxième loi de Newton "principe fondamental de mes genoux".
Dans le reste de l'Univers elle continue de s'appeler par le nom de son créateur.

Et remplacer cette deuxième loi par F = ma3, ne fonctionne pas car la proportionnalité entre la force et l'accélération n'est pas respectée.

Quand vous dites "accélération d'un ressort" vous trichez. La plupart des ressorts ne créent de l'accélération que dans des rares occasions. La plupart du temps ils ne créent que des forces bêtement statiques.
Au revoir.

Je ne la remplace pas par F = ma³ mais par F = (ma)³, la proportionnalité est encore respectée.
(bien sur en remplaçant F = m.a par F = (ma)³ on modifie l'expression de F en accord)

Concernant le ressort et tout le reste, des forces sont "statiques" simplement parce qu'elles compensent d'autres forces. Enlevez-en une et quelque chose se met à accélérer. Dans le cas statique on peut tout aussi bien dire que ce sont des accélérations qui se compensent.

Au revoir

[triall]

Bonjour, cette fameuse relation fondamentale F=ma vient tout droit de conservation de la quantité de mouvement lors d'un choc entre 2 objets, par exemple, en tout cas les 2 sont intimement liés .Regardez comment la poussée d'un réacteur agit, en cédant des minuscules "mv" (m masse des particules du carburant) sur la paroi avant du réacteur , à chaque mv reçu , la fusée accélère.
On remarque que pour un choc entre 2 objets, chacun des objets repart avec la même quantité de mouvement supplémentaire , mais opposée.
Ceci peut facilement s'expliquer, car pendant le choc, les 2 objets exercent une force l'un contre l'autre, et cette force ne peut être qu'égale , et de sens opposé (principe de réaction, on le comprend intuitivement) , comme le temps t , t pendant lequel cette force agit est forcément identique aussi , les 2 objets "attapent" une quantité de mouvement égale et opposé : F.t et -Ft (on suppose F constante).On a ainsi avant le choc m1v1+m2v2 , et après le choc m1v1+F.t +m2v2-Ft , on voit que ces 2 quantités sont égales ..
Si l'on peut considérer F.t comme une quantité de mouvement c'est grâce à F=ma= dmv/dt .Il me semble donc que cette conservation de la quantité de mouvement ne fonctionnerait pas du tout avec F=ma3 !

[triall]

Je tente une démonstration : soit une paroi , reliée à la masse de la fusée qui reçoit n particules par seconde , chaque particule donne 2 mv en quantité de mouvement à la fusée. En fait pour chaque particule qui fuit vers l'arrière , une particule vient frapper la paroi , on est d'accord ?

Ainsi, si la fusée a MV comme quantité de mouvement (Q.M) , elle a au bout de :MV+n2m.v =M.V' , ainsi M(V'-V)=M=2nmv , et M/=M.a =2nmv ; on appelle ce second terme la force =le nombre de mv reçus par seconde ! (Qu'elle soit avec nous !) A noter que cette force est aussi la somme des forces qui poussent les particules vers la sortie !

[invite76543456789]

Cette discussion me fait de plus en plus penser à celle ci.

[invite6dffde4c]

Je ne la remplace pas par F = ma³ mais par F = (ma)³, la proportionnalité est encore respectée.
(bien sur en remplaçant F = m.a par F = (ma)³ on modifie l'expression de F en accord)

Concernant le ressort et tout le reste, des forces sont "statiques" simplement parce qu'elles compensent d'autres forces. Enlevez-en une et quelque chose se met à accélérer. Dans le cas statique on peut tout aussi bien dire que ce sont des accélérations qui se compensent.

Au revoir

Re.
Non.
Que vous mettiez uniquement 'a' au cube ou (ma) au cube ne change rien. La proportionnalité est perdue. Quand vous doublez l'accélération, la force n'est pas deux fois plus grande mais 8 fois plus grande.

Et pour le ressort, les accélérations se compensent, mais le ressort et l'objet sur lequel il appuie restent déformés. Vous ne semblez pouvoir raisonner que pour le cas dynamique et refusez de considérer le cas statique.

Au lieu de paroles en l'air, je vous invite à nous montrer que l'on peut se passer des forces avec ce problème dynamique de débutant:

"Une masse Mo tenue latéralement s'appuie sur une cale d'épaisseur uniforme (pour simplifier) de masse 'm'. On donne un coup latéral sur la cale avec un marteau de masse M à une vitesse Vm.
On suppose le choc plastique (pour simplifier).
Calculez de combien avance la cale si le coefficient de friction entre la cale et le sol et la masse Mo est µ."

Je ne sais pas résoudre ce problème sans utiliser les forces. J'attends que vous nous montriez que c'est faisable.

Si je n'ai pas de réponse de votre part, je fermerai la discussion (ce que j'aurais du faire des le début).
A+

[phuphus]

Bonjour,

Si je n'ai pas de réponse de votre part, je fermerai la discussion (ce que j'aurais du faire des le début).
A+

D'autant plus que je trouve les éléments donnés par Wikipédia très pertinents et apportant toutes les réponses dont pakm a besoin. Pas besoin d'une discussion de 4 pages là-dessus :

La définition du concept de force a permis une présentation simple de la mécanique classique par Isaac Newton (lois du mouvement de Newton).

Aujourd'hui, la notion de force reste très utilisée dans l'enseignement et dans l'ingénierie. Pourtant, alors que les moments, l'énergie et les impulsions sont des grandeurs fondamentales de la physique dans le sens où ils obéissent tous à une loi de conservation, la force n'est qu'un artifice de calcul, parfois commode mais dont on peut parfaitement se passer. C'est pourquoi il existe en mécanique analytique, des formulations de la mécanique classique qui n'utilisent pas le concept de force. Ces formulations, apparues après la mécanique newtonienne, font cependant appel à des notions encore plus abstraites que le vecteur force, et on considère en conséquence qu'il vaut mieux les introduire seulement dans l'enseignement supérieur.

Le concept de force est très utile pour « imaginer » le mouvement d'un objet. Quelle que soit la ou les causes du mouvement (freinage par frottement, accélération par moteur, portance sur une aile par les écoulements de l'air, attraction par la terre, attraction par un aimant etc.), tout se passe comme si on attachait à cet objet des petits élastiques tendus avec la même tension que la force qui s'applique sur l'objet.
Qui plus est, il est possible de combiner les forces s'appliquant sur un même point, mais provenant de différentes causes, en une seule force. Pour cela, il suffit de sommer les vecteurs force (cette opération revient à remplacer deux élastiques attachés à un même point, mais tirant peut-être dans des directions différentes, par un seul élastique produisant la même tension).
C'est cette capacité à réunir et à combiner dans un même outil des phénomènes aussi variés qui confère toute sa puissance au concept de force.

On pourrait rajouter que les notions de contraintes ou de pression se comprennent aisément une fois les forces maîtrisées. Autrement, c'est plus délicat.

[Nicophil]

Dans a = F/m la masse apparaît mais F/m s'exprime bien en m/s².

J'aurais tendance à dire que les deux approches sont équivalentes puisque a = F/m.

Voilà ce qui ne va pas dans ta démarche: tu prends "a=F/m" comme naturel, évident. Et du coup "F=ma" t'apparaît comme superflu, redondant.
Mais F est en newtons, m en kg, donc F/m est en N/kg. a est en m/s², mais on peut convertir les N/kg en m/s².
Mais ça n'a rien d'immédiat! c'est seulement grâce à F=ma (qu'on peut reformuler a=F/m ou, ma préférée, m=F/a). Si tu te prives de ce principe fondamental, tout s'écroule, qu'on le prenne par la face nord ou la face sud.

Tu baignes tellement dedans que tu l'as oublié.

[invite76543456789]

Voilà ce qui ne va pas dans ta démarche: tu prends "a=F/m" comme naturel, évident. Et du coup "F=ma" t'apparaît comme superflu, redondant.
Mais F est en newtons, m en kg, donc F/m est en N/kg. a est en m/s², mais on peut convertir les N/kg en m/s².
Mais ça n'a rien d'immédiat! c'est seulement grâce à F=ma (qu'on peut reformuler a=F/m ou, ma préférée, m=F/a). Si tu te prives de ce principe fondamental, tout s'écroule, qu'on le prenne par la face nord ou la face sud.

Tu baignes tellement dedans que tu l'as oublié.

Ca n'est pas ce qu'il dit (en tout cas tel que je le comprends) il dit que comme il n'y a pas de définition indépendante de la force, la relation F=ma ne contient en substance rien.
Prenons l'exemple du ressort, pourquoi la force de rappel d'un ressort c'est -x? Pourquoi a ton posé cela comme force de rappel?
Cette définition vient du fait que l'on veut que F=ma soit vérifié, l'acceleration, la masse ont des definitions plus ou moins naturelle, la force elle a des définitions ad hoc (on définit la force de rappel, ou la force exercée par la gravitation etc etc... mais il n'y a pas de définition de force en general).
C'est ca le point soulevé par l'OP, je pense.

[Nicophil]

l'acceleration, la masse ont des definitions plus ou moins naturelles

Nein!
C'est là qu'est votre erreur: rien de moins naturel que le concept de Masse-inertie.

Il y a un gouffre entre les m/s² et les N/kg. En les reliant avec a=F/m, Newton a construit un pont, au prix d'une prouesse intellectuelle incommensurable.

[invitee53284f6]

Re.
Non.
Que vous mettiez uniquement 'a' au cube ou (ma) au cube ne change rien. La proportionnalité est perdue. Quand vous doublez l'accélération, la force n'est pas deux fois plus grande mais 8 fois plus grande.

Vous ne comprenez pas ce que je dis, c'est un problème. J'ai répété à plusieurs reprises qu'en définissant F = (ma)³ on doit nécessairement changer les expressions connues des forces pour que ça fonctionne. Et c'est ça le fond de ma pensée, que F = m.a impose une contrainte sur les expressions des forces de gravitation et autres, F = (ma)³ en impose une autre, montrant encore une fois l'aspect outil du concept de force plutôt qu'une propriété fondamentale.

Et pour le ressort, les accélérations se compensent, mais le ressort et l'objet sur lequel il appuie restent déformés. Vous ne semblez pouvoir raisonner que pour le cas dynamique et refusez de considérer le cas statique.

Au lieu de paroles en l'air, je vous invite à nous montrer que l'on peut se passer des forces avec ce problème dynamique de débutant:

"Une masse Mo tenue latéralement s'appuie sur une cale d'épaisseur uniforme (pour simplifier) de masse 'm'. On donne un coup latéral sur la cale avec un marteau de masse M à une vitesse Vm.
On suppose le choc plastique (pour simplifier).
Calculez de combien avance la cale si le coefficient de friction entre la cale et le sol et la masse Mo est µ."

Je ne sais pas résoudre ce problème sans utiliser les forces. J'attends que vous nous montriez que c'est faisable.

Encore une fois si vous me demandez de résoudre ce problème c'est que vous ne comprenez pas ce que je dis. Je ne dis rien de révolutionnaire sur notre manière de faire de la physique, et j'espère qu'avec cet exemple vous allez enfin comprendre pourquoi.

Si j'ai bien compris votre question, la cale est posée sur le sol, la masse M₀ est posée sur la cale et le marteau donne une vitesse initiale V_m à la cale?
Usuellement on dit que la cale subit une force de friction dans la direction opposée à son mouvement. Elle subit ici une première force de friction F_f1 = -µN₁ = -µ(M₀+m)g et une deuxième force de friction F_f2 = -µN₂ = -µ(M₀g), car la force normale du sol sur la cale est égale à (M₀+m)g, et la force normale de la cale sur la masse M₀ est égale à M₀g. Avec la relation F=m.a, l'accélération de la cale est égale à -(µ/m)(2M₀+m)g, donc sa vitesse est v(t) = V_m -(µ/m)(2M₀+m)g*t, on intègre pour avoir x(t), on regarde quel est le temps tau tel que v(tau) = 0 et la réponse est x(tau). (en considérant que la masse posée sur la cale est assez longue pour que la cale reste toujours sous la masse).

Dans une approche sans parler de forces, on n'aurait plus l'expression de la force de friction F = -µN. A la place, on aurait une expression de l'accélération de friction qui demande de connaître les masses des différents objets mis en jeu. Pour une masse m qui se déplace sur une surface de coefficient de friction µ, l'accélération de friction serait a_f = -(µ/m)m'.a_N, où m' est la masse totale sur la surface de contact et a_N serait l'accélération normale de l'objet par la surface (dans l'approche avec les forces on considère que la surface exerce une force normale sur l'objet, on peut tout aussi bien considérer que la surface accélère l'objet ce qui correspond d'ailleurs à une vision plus proche de la réalité). Dans l'exemple, on aurait directement a = -(µ/m)(M₀+m).a_N1 -(µ/m)M₀.a_N2 = -(µ/m)(2M₀+m)g, et la suite de la résolution reste la même.

Je n'ai pas dit que la modélisation sans invoquer le concept de force était plus facile, j'ai dit qu'elle était possible. D'ailleurs la première approche avec les forces peut paraître plus facile parce qu'on connaît bien les expressions des différentes forces et qu'on a l'habitude de les manipuler, mais si on connaissait à la place les expressions des différentes accélérations je pense qu'on y arriverait tout aussi bien.

Bonjour,

D'autant plus que je trouve les éléments donnés par Wikipédia très pertinents et apportant toutes les réponses dont pakm a besoin.

Merci pour la réponse. Je n'avais lu que l'article en anglais de Wikipédia, souvent plus complet que le français, et à aucun moment il n'était fait référence à la force comme étant un outil ou un artifice de calcul, d'où mes questions. Qui plus est je n'ai pas l'impression qu'il soit couramment admis que la force soit un outil, aucun de mes professeurs de physique n'a jamais fait cette remarque et la relation F = m.a m'a toujours paru obscure, c'est pourquoi il m'a paru judicieux de venir ici avoir des avis extérieurs sur la question.

Ca n'est pas ce qu'il dit (en tout cas tel que je le comprends) il dit que comme il n'y a pas de définition indépendante de la force, la relation F=ma ne contient en substance rien.
Prenons l'exemple du ressort, pourquoi la force de rappel d'un ressort c'est -x? Pourquoi a ton posé cela comme force de rappel?
Cette définition vient du fait que l'on veut que F=ma soit vérifié, l'acceleration, la masse ont des definitions plus ou moins naturelle, la force elle a des définitions ad hoc (on définit la force de rappel, ou la force exercée par la gravitation etc etc... mais il n'y a pas de définition de force en general).
C'est ca le point soulevé par l'OP, je pense.

En effet merci, je commençais à me sentir seul là.

Si je n'ai pas de réponse de votre part, je fermerai la discussion (ce que j'aurais du faire des le début).

Effectivement vous semblez bien enclin à fermer la discussion depuis le début. Heureusement que plusieurs membres ici on pu apporter des réponses à mes questions et éclaircir ma pensée, je les en remercie chaleureusement. Quant à vous, votre aide a été inexistante et vos propos ont principalement consisté à me rabaisser.

[stefjm]

Je ne sais pas résoudre ce problème sans utiliser les forces. J'attends que vous nous montriez que c'est faisable.

Si je n'ai pas de réponse de votre part, je fermerai la discussion (ce que j'aurais du faire des le début).

M'enfin?
Et pour quel motif? C'est une discussion intéressante.

La notion de Force est liée à celle de référentiel inertiel et comme souvent en physique, il y a circularité.

Du point de vu de l'automaticien, la relation a=F/m n'apporte rien à la dynamique du système (F->a, ou a->F), puisque la relation est instantanée. Il y a juste un gain si la masse est constante.

Nein!
C'est là qu'est votre erreur: rien de moins naturel que le concept de Masse-inertie.

Il y a un gouffre entre les m/s² et les N/kg. En les reliant avec a=F/m, Newton a construit un pont, au prix d'une prouesse intellectuelle incommensurable.

De prime abord, j'y vois une simplification dimensionnelle.
On passe des exposant 1, -2, aux exposants 1,-1.
On aime bien réduire ainsi les exposants pour simplifier, faire plus parlant. (Par exemple, en électricité, peu de gens savent revenir facilement aux dimensions MLTI.)
Il a aussi été question du rasoir...

Concernant la loi de Newton, on aurait pu choisir une autre définition de la force, par exemple

sans le G dimensionnant.

On aurait eu alors une loi de Newton moins universelle en F=m.a/G.

Comme G est une constante dimentionnante pour la masse, c'est assez logique de voir associé G et m.

Cordialement.

[invite6dffde4c]

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Je ferme la discussion.
Pour la modération.