Principe de transmissibilité des forces (avec exercices résolus)



Le principe de transmissibilité des forces indique que la situation d'équilibre ou de mouvement d'un corps rigide ne change pas si une certaine force agissant sur un point particulier du corps est remplacée par une autre. Pour que cela soit considéré, deux locaux doivent être remplis.

La première prémisse est que la nouvelle force est de la même ampleur et la seconde est que la même direction est appliquée, même si elle est sur un point différent du corps. Les deux forces ont le même résultat sur un corps rigide. par conséquent, ce sont des forces équivalentes.

Ainsi, le principe de transmissibilité confirme qu’une force peut être transmise dans le même sens. De même, il convient de souligner que l'effet mécanique de la force peut être à la fois la rotation et la translation. Un exemple pratique de la signification du principe de transmissibilité est donné lorsqu'un corps est poussé ou tiré.

Si la valeur de la force avec laquelle le corps est tiré ou poussé est la même, et que les deux forces sont appliquées dans la même direction, le mouvement résultant est exactement le même. Ainsi, pour le mouvement, le résultat est le même, poussez ou tirez le corps.

Index

  • 1 corps rigides
  • 2 Limites du principe de transmissibilité
  • 3 exemples
    • 3.1 Premier exemple
    • 3.2 Deuxième exemple
  • 4 exercices résolus
    • 4.1 Exercice 1
    • 4.2 Exercice 2
  • 5 références

Corps rigides

On l'appelle un corps rigide (qui ne se déforme pas) à un corps qui ne subit pas de déformations quand une force externe est appliquée sur lui.

L'idée de corps rigide ne cesse pas d'être une idéalisation mathématique nécessaire à l'étude du mouvement et des causes du mouvement des corps.

Une définition plus précise du corps rigide est ce qui le définit comme un système de points matériels, dans lequel la distance entre les différents points du corps n'est pas modifiée par l'action d'un système de forces.

La vérité est que les véritables corps et machines ne sont jamais complètement rigides et subissent des déformations, même minimales, sous l'action des forces et des charges qui leur sont appliquées.

Limites du principe de transmissibilité

Le principe de transmissibilité présente certaines limites. La première et la plus évidente est dans le cas où la force ou les forces appliquées agissent sur un corps déformable. Dans ce cas, la déformation du corps sera différente selon le point d'application des forces.

Une autre limitation est celle que l'on peut voir dans le cas suivant. Supposons deux forces appliquées horizontalement aux extrémités d'un corps, toutes deux dans la même direction mais dans la direction opposée.

Selon le principe de transmissibilité, les deux forces pourraient être remplacées par deux nouvelles forces appliquées dans la même direction, mais dans des directions opposées à celles d'origine.

À des fins internes, la substitution n'aurait aucune conséquence. Cependant, pour un observateur externe, un changement fondamental aurait eu lieu: dans un cas, les forces appliquées seraient tendues et, dans un autre cas, elles seraient compréhensibles.

Par conséquent, il est clair que le principe de transmissibilité n'est applicable que dans l'hypothèse de son application aux solides rigides idéaux et du point de vue d'un observateur interne.

Des exemples

Premier exemple

Un cas pratique d'application du principe de transmissibilité se produit lorsque vous souhaitez déplacer une voiture pour un groupe de personnes.

La voiture se déplacera de la même manière si elle la pousse ou la tire vers l'avant, tant que les gens appliquent la force sur la même ligne droite.

Deuxième exemple

Un autre exemple simple dans lequel le principe de transmissibilité est satisfait est celui de la poulie. Aux fins du mouvement, la pointe de la corde sur laquelle la force est appliquée est indifférente, tant que la même quantité de force est appliquée. De cette manière, cela n’affecte pas le mouvement si la corde est plus ou moins étendue.

Exercices résolus

Exercice 1

Indiquez si le principe de transmissibilité est rempli dans les cas suivants:

Premier cas

Une force de 20 N appliquée horizontalement sur un corps rigide par une autre force de 15 N appliquée en un autre point du corps est substituée, bien que les deux s'appliquent dans le même sens.

Solution

Dans ce cas, le principe de transmissibilité ne sera pas rempli puisque, bien que les deux forces soient appliquées dans la même direction, la seconde force n’a pas la même amplitude que la première. Par conséquent, l'une des conditions indispensables du principe de transmissibilité n'est pas remplie.

Deuxième cas

Une force de 20 N appliquée horizontalement sur un corps rigide par une autre également de 20 N, appliquée en un autre point du corps et verticalement, est remplacée.

Solution

A cette occasion, le principe de transmissibilité n'est pas rempli puisque, bien que les deux forces aient le même module, elles ne s'appliquent pas dans le même sens. Là encore, l'une des conditions indispensables du principe de transmissibilité n'est pas remplie. On peut affirmer que les deux forces sont équivalentes.

Troisième cas

Une force de 10 N appliquée horizontalement sur un corps rigide par une autre également de 10 N appliquée à un autre point du corps, mais dans le même sens et la même direction.

Solution

Dans ce cas, le principe de transmissibilité est rempli, étant donné que les deux forces sont de la même ampleur et sont appliquées dans le même sens et la même direction. Toutes les conditions nécessaires du principe de transmissibilité sont remplies. On peut affirmer que les deux forces sont équivalentes.

Quatrième cas

Une force glisse dans la direction de sa ligne d'action.

Solution

Dans ce cas, le principe de la transmissibilité est rempli étant donné que la force appliquée est la même, que l’ampleur de la force appliquée ne change pas et qu’elle glisse dans sa ligne d’action. Une fois encore, toutes les conditions nécessaires du principe de transmissibilité sont remplies.

Exercice 2

Deux forces externes sont appliquées à un corps rigide. Les deux forces sont appliquées dans le même sens et dans le même sens. Si le module du premier est de 15 N et celui du second de 25 N, quelles conditions une troisième force externe qui remplace celle des deux précédentes doit-elle remplir le principe de transmissibilité?

Solution

D'une part, la valeur de la force résultante doit être de 40 N, ce qui résulte de l'ajout du module des deux forces.

D'autre part, la force résultante doit agir en tout point de la ligne droite reliant les deux points d'application des deux forces.

Références

  1. Corps rigide (n.d.). Dans Wikipedia. Récupéré le 25 avril 2018 sur es.wikipedia.org.
  2. Force (n.d.). Dans Wikipedia. Récupéré le 25 avril 2018 de en.wikipedia.org.
  3. Cutnell, John D. Johnson, Kenneth W. (2003).Physique, sixième édition. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons Inc.
  4. Corben, H.C. Philip Stehle (1994).Mécanique classique. New York: publications de Dover.
  5. Feynman, Richard P. Leighton; Sands, Matthew (2010).Le Feynman donne des conférences sur la physique. Vol I: Principalement mécanique, rayonnement et chaleur (Ed. Du nouveau millénaire). New York: BasicBooks.