Force résultante

Exemples de force résultante

La force résultante sur un objet est la somme vectorielle de toutes les forces agissant sur l'objet. Cela provient de la définition de la force résultante et peut être illustré par les exemples suivants.

Équation de la force résultante

Nous pouvons écrire une équation générale pour la force résultante$F_{res}$sur un objet lorsque plusieurs forces agissent sur lui en ligne droite. Supposons que nous ayons deux forces ,$F_1$et$F_2$agissant sur un objet dans la même direction; l'équation de la force résultante peut être écrite comme la somme de chacune des forces comme suit.

$F_{res}=F_1+F_2$

Si deux forces,$F_3$et$F_4$agissent en ligne droite mais dans des directions opposées sur un objet, l'équation de la force résultante s'écrit comme la différence entre les deux objets, comme ci-dessous.

$F_{res}=F_3-F_4$

Examinons un exemple de forces multiples exercées sur un objet dans des directions différentes. Le diagramme de la force résultante correspondante est illustré dans la figure ci-dessous.

La force résultante sur un objet est la somme vectorielle de toutes les forces agissant sur cet objet, comme le montre ce diagramme. - StudySmarter Originals

$F_1$et$F_2$agissent dans la même direction et$F_3$agit dans la direction opposée à$F_1$et$F_2$. L'équation de la force résultante est donc la suivante :

$F_{res}=F_1+F_2-F_3$

L'ampleur de la force résultante

Rappelle-toi que la force est une quantité vectorielle, nous utilisons donc le signe moins pour indiquer sa direction, par exemple si nous choisissons la direction droite comme étant positive, toute force à gauche a un signe moins devant sa valeur. L'ampleur d'une force résultante $F_{res}$ est une quantité scalaire, donc dans le cas de forces multiples agissant sur un objet, la magnitude de la force résultante est simplement la taille de la force sans sa direction. C'est-à-dire que nous laissons tomber le signe moins devant le nombre (s'il y en a un). Un exemple est donné ci-dessous.

Résoudre les forces : Diagrammes de force résultante

D'après l'exemple ci-dessus, nous pouvons voir qu'il n'y a pas de force résultante lorsque les forces sur un objet sont équilibrées. De plus, la direction de la force résultante sur un objet nous donne la direction dans laquelle l'objet se déplacera. Toutes les forces mentionnées ci-dessus sont appliquées parallèlement au sol ou à la surface le long de laquelle l'objet peut se déplacer. Que se passerait-il si la force exercée sur un objet était appliquée à un certain angle par rapport à la surface ?

Imagine qu'une boîte soit poussée sur le sol par une force$F$d'une magnitude de$20\text{N}$mais la force est appliquée vers le bas et vers la droite à un angle de 35° par rapport à l'horizontale. Nous devons décomposer la force en composantes, puisque la boîte se déplace horizontalement le long de la surface.

Une force F est appliquée à une boîte à un angle de 35° par rapport à la surface horizontale. La boîte se déplace horizontalement le long de la surface. - Originaux StudySmarter

Nous pouvons dessiner un diagramme de force résultante pour décomposer la force F en une composante horizontale et une composante verticale comme suit$F$en une composante horizontale et une composante verticale, comme suit (les dessins ne sont pas à l'échelle).

Une force de 20 N est résolue en ses composantes horizontale (16 N) et verticale (11 N). - StudySmarter Originals

Si les flèches du diagramme sont dessinées avec précision et à l'échelle, nous pouvons mesurer la composante verticale de la force (en mesurant la longueur de la flèche verticale) qui est de$11\text{N}$et la composante horizontale (en mesurant la longueur de la flèche horizontale) à$16\text{N}$. Nous devons nous assurer de les dessiner à l'échelle. Nos flèches doivent former un triangle rectangle, lorsque les flèches représentant les composantes horizontale et verticale de la force résultante sont placées tête-bêche.

La composante verticale de la force équilibre la force de contact normale entre le sol et la boîte. La composante horizontale est responsable du déplacement horizontal de la boîte sur le sol. Si nous pouvons résoudre les forces pour trouver les composantes responsables du déplacement des objets, nous pouvons trouver la force résultante pour n'importe quel nombre de forces agissant sur un objet.