grandeur

force

Une interaction qui modifie le mouvement ou la forme d'un objet.
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Description

La force est l'interaction fondamentale qui modifie le mouvement ou la forme d'un objet. C'est la poussée ou la traction qui provoque l'accélération, la déformation ou le changement de trajectoire d'un corps. En physique, la force est une grandeur vectorielle, ce qui signifie qu'elle possède à la fois une magnitude et une direction, et se mesure en newtons. Ce concept est central en mécanique classique, où les lois de Newton décrivent comment les forces affectent le mouvement, et s'étend à la physique moderne, où les forces sont comprises comme des échanges de particules ou une courbure de l'espace-temps.

Histoire

Le concept moderne de force a été formalisé par Isaac Newton dans son ouvrage de 1687, les 'Principia Mathematica', où il a énoncé les trois lois du mouvement. Des idées antérieures existaient dans la physique aristotélicienne, mais le traitement quantitatif de Newton a jeté les bases de la mécanique classique.

Comment ça marche

Les forces proviennent d'interactions fondamentales : gravitationnelle, électromagnétique, nucléaire forte et nucléaire faible. Dans les contextes quotidiens, des forces comme la friction, la tension et la réaction normale sont des manifestations macroscopiques des interactions électromagnétiques entre atomes. Lorsqu'une force agit sur un objet, elle lui transmet de l'impulsion, modifiant la vitesse de l'objet selon la deuxième loi de Newton (F = ma). La déformation se produit lorsque les forces internes d'un matériau résistent aux forces externes appliquées, entraînant des contraintes et des déformations.

En pratique

Les forces sont exploitées dans d'innombrables technologies, de l'ingénierie structurelle (poutres porteuses) à l'aérospatiale (poussée et portance) et aux dispositifs quotidiens comme les freins et les ressorts.

Anecdote

La force la plus puissante connue, la force nucléaire forte, est environ 10^38 fois plus intense que la gravité, mais elle n'agit que sur des distances subatomiques.

Concept graph →

Formules

$$F = -\frac{GMm}{r^2} - \frac{4\pi}{3} G m r \rho (1+3w)$$
Gravitational force modified by dark energy pressure, vanishes at w=-1/3.
Ce qu'il y a dans la formule
FvariableGravitational force magnitude — force newton
MvariableMass of the central object — masse kilogram
mvariableMass of the test particle — masse kilogram
rvariableDistance between masses — distance metre
ρvariableEnergy density of the cosmic fluid — densité d'énergie joule per cubic metre
wvariableEquation-of-state parameter of the fluid — paramètre d'équation d'état
GconstanteUniversal constant of gravitation — constante gravitationnelle = 6.67430e-11 cubic metre per kilogram per second squared
$$F = \frac{2 A s}{c} \cdot \frac{1 - v/c}{1 + v/c}$$
Force on a moving solar sail due to reflected light.
Ce qu'il y a dans la formule
FvariableForce on the sail — force newton
AvariableArea of the sail — aire square metre
svariablePoynting flux (power per unit area) of incident light — irradiance watt per square metre
vvariableSpeed of the sail relative to the light source — vitesse metre per second
cconstanteUniversal constant, speed of light in vacuum — vitesse de la lumière = 299792458 metre per second
\cdotopérateurProduct of quantities — multiplication
\frac{1 - v/c}{1 + vopérateurRatio of reflected to incident photon energy and rate — doppler factor squared
$$F = -\gamma v$$
Friction force is proportional and opposite to velocity.
Ce qu'il y a dans la formule
FvariableFriction force — force newton
γvariableDamping coefficient (friction coefficient) — damping coefficient kilogram per second
vvariableVelocity of the object — vitesse metre per second
$$\mathbf{F} = m \mathbf{a}$$
Force equals mass times acceleration.
Ce qu'il y a dans la formule
FvariableNet force vector — force newton
mvariableInertial mass — masse kilogram
avariableAcceleration vector — acceleration metre per second squared
$$\mathbf{F} = G \frac{m_1 m_2}{r^2} \hat{\mathbf{r}}$$
Force between two masses is proportional to product and inversely to square of distance.
Ce qu'il y a dans la formule
\mathbf{F}variablegravitational force vector — force newton
m_1variablemass of first object — masse kilogram
m_2variablemass of second object — masse kilogram
rvariabledistance between the centers of mass — distance metre
\hat{\mathbf{r}}variableunit vector pointing from one mass to the other — vecteur unitaire
GconstanteNewtonian gravitational constant, fundamental constant of gravitation — constante gravitationnelle = 6.67430e-11 cubic metre per kilogram per second squared
$$F = P \cdot A$$
Force equals pressure times area.
Ce qu'il y a dans la formule
Fvariableforce exerted on the sphere — force newton
Pvariablepressure applied to the surface — pression pascal
Avariablearea over which pressure acts — aire square metre

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