Physiques

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Par Chadrack Besongo

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Chapitre 47: La dynamique


La dynamique est une partie de la physique qui étudie les mouvements de corps en tenant compte des causes qui les provoquent c’est-à-dire la force.

Les principes de la dynamique

Le principe d’inertie

Un corps ne peut de lui-même modifier son état de repos ou de mouvement c’est-à-dire s’il est en repos, il le reste indéfiniment, s’il est en mouvement alors ce mouvement est uniforme.

Le principe de la force constante

Une force constante en intensité en direction appliquée à un corps, lui communique un mouvement unniformément accéléré.

Le principe fondamental de la dynamique

Les accélérations acquises par un même corps sous l’action des forces constantes en intensité et en direction sont proportionnelles aux intensités de ces forces.

$$ F = m \cdot \gamma $$
Le principe del’égalité de l’action et de la réaction

Toute action qu’un corps A exerce sur un corps B fait naitre une réaction égale et opposée que le corps B exerce sur le corps A.

Les unités de la force

  1. Le système international(MKSA): l’unité de la force est NEWTON(N).

  2. Le système CGS: l’unité de la force est Dyne.

  3. Le système MKFS: l’unité de la force est kilogramme-force(kgf).

\(1\,kgf = 9,81\,N \left(1\,N = \frac{1}{9,81}\,kgf\right)\).

Les différents types de forces

Les forces de contact

Ce sont des forces que des corps exercent sur d’autres corps en contact avec eux.
Exemple:

  • La force de frottement;

  • La force de réaction;

  • La force musculaire qu’exerce un ouvrier sur un chariot.

  • La force élastique d’un ressort comprimé qui se détend en laçant une bille.

  • La force pressante du vent de la vapeur sur les aubes d’une turbine ou d’un gaz comprimé.

Les forces motrices ou résistantes

La force est motrice si le mouvement qu’elle provoque a le même sens que la force; dans le cas contraire, la force est résistante.
Exemples de forces résistantes: la résistance de l’air, la force de frottement.

La force à distance

Ce sont des forces qui s’exercent à distance.
Exemple: le poids, la force d’attraction universelle, la force électrique, la force magnétique.

Les exemples de forces

La force d’attraction universelle

Deux corps matériels exercent l’un sur l’autre une force attractive dont l’intensité est directement proportionnelle au pproduit de leurs masses et inversement proportionnelle au carré de leur distance.

$$ F = \frac{K \cdot m_1 \cdot m_2}{d^2} $$

Enoncé de Newton

\(K\): la constante de gravitation universelle.
\(K = 6,66 \cdot 10^{-11}\) SI.
\(m_1\): la masse du premier corps.
\(m_2\): la masse du deuxième corps.
\(d\): la distance.

La direction de cette force est la ligne des centres de deux corps, le point d’application est le centre de chaque corps, le sens est donné par l’attraction mutuelle.

La force de pésanteur

C’est la force qu’exerce la terre sur tout corps placé dans son voisinage. La force de pésanteur décroit en altitude et croit en latitude.

Les éléments de la force de pésanteur sont:

  • La direction: la verticale;

  • Le sens: dirigé vers le centre de la terre;

  • Le point d’application: est le centre de gravité du corps;

  • Le module: \(P = m\cdot g\).

N.B.: On peut considérer la force de pésanteur comme un cas particulier de la force d’attraction universelle entre la terre (de masse \(M_T\)) et un corps (de masse \(m\)).

Le mouvement d’un corps sur un plan incliné

Soit un corps qui se déplace sur un plan incliné de hauteur( dénivellation) h et de longueur X.

Le corps se déplace sous l’action de la force de pésanteur ou du poids.

Le poids est décomposé en deux composantes perpendiculaires:

  • l’une parallèle au plan incliné \(F = P \cdot \sin\alpha\);

  • l’autre perpendiculaire au plan incliné \(F = P \cdot \cos\alpha\).

Mais seulement la composante parallèle au plan incliné qui contribue au mouvement d’après le principe fondamental de la dynamique.
On a: \(F = m \cdot \gamma\)
\(P \cdot \sin\alpha = m \cdot \gamma\)
\(m \cdot g \cdot \sin\alpha = m \cdot \gamma \Rightarrow \gamma = g \cdot \sin\alpha\)
L’accélération du corps sur le plan incliné \(\sin\alpha = \frac{h}{X}\) pente du plan incliné.