Physique-Chimie

Chargement...

...Par Exercices PC
Image de couverture
Exercice : Comprendre et Représenter les Forces (Sixième)

Calcul et Compréhension des Forces

Contexte : Le Concept de ForceUne action (pousser, tirer) qui peut déformer un objet ou changer son mouvement (le démarrer, l'arrêter, le faire tourner...)..

En physique, une force est ce qui permet de mettre un objet en mouvement, de l'arrêter, ou de le déformer. Quand tu pousses un caddie, tu exerces une force. Quand tu lances un ballon, tu exerces une force. La Terre t'attire vers elle, c'est aussi une force (ton poids !). Dans cet exercice, nous allons apprendre à identifier et à dessiner (on dit "représenter") les forces qui agissent sur un objet de tous les jours : un caddie de supermarché.

Remarque Pédagogique : Cet exercice va t'apprendre les bases pour "voir" les forces invisibles qui nous entourent et à les dessiner correctement, comme un scientifique, avec une flèche qui a la bonne direction, le bon sens et la bonne longueur.


Objectifs Pédagogiques

  • Savoir ce qu'est une force et connaître son unité de mesure (le Newton).
  • Identifier les 4 caractéristiques d'une force (point d'application, direction, sens, valeur).
  • Apprendre à représenter une force par un segment fléché (un vecteur) en respectant une échelle.
  • Différencier la force "Poids" d'une force de "Poussée".

Données de l'étude

Léo pousse son caddie dans les allées d'un supermarché. Il avance tout droit et à vitesse constante. On va étudier les forces qui s'appliquent sur le caddie.

Fiche Technique
Caractéristique Description
Objet étudié Le caddie
Action de Léo Léo pousse le caddie vers l'avant
Action de la Terre La Terre attire le caddie vers le bas
Situation de Léo et son caddie
Léo Poussée
Nom de la Force Symbole Description Valeur Unité
Force de poussée \( \vec{F} \) Force de Léo sur le caddie 20 N
Poids \( \vec{P} \) Force de la Terre sur le caddie 50 N
Échelle (pour dessin) - 1 centimètre représente 10 Newtons 10 N/cm

Questions à traiter

  1. Qu'est-ce qu'une force ? Quelle est son unité de mesure ?
  2. Quelles sont les quatre caractéristiques de la force de poussée \( \vec{F} \) exercée par Léo sur le caddie ?
  3. Quelles sont les quatre caractéristiques du Poids \( \vec{P} \) du caddie ?
  4. En utilisant l'échelle (1 cm pour 10 N), quelle sera la longueur de la flèche pour la force de poussée \( \vec{F} \) ? Et pour le poids \( \vec{P} \) ?
  5. Sur un schéma simple (tu peux dessiner le caddie comme un simple rectangle), représente (dessine) ces deux forces : la force de poussée \( \vec{F} \) et le poids \( \vec{P} \).

Les bases sur les Forces

Pour faire l'exercice, tu as besoin de savoir ce qu'est une force et comment on la représente (la dessine).

1. Qu'est-ce qu'une force ?
Une force est une action capable de mettre un objet en mouvement, de l'arrêter, de changer sa vitesse ou de le déformer. Quand tu pousses un meuble, tu exerces une force. Quand tu tires sur une corde, tu exerces une force.
L'unité de la force est le Newton, noté N.

2. Les 4 caractéristiques d'une force
Pour tout savoir sur une force, on doit connaître ses 4 "cartes d'identité" :

  • Son point d'application : L'endroit exact où la force agit (ex: tes mains sur la barre du caddie).
  • Sa direction : La droite sur laquelle la force agit (ex: une droite horizontale, ou une droite verticale).
  • Son sens : L'orientation de la force sur cette droite (ex: vers l'avant, vers le bas, vers la droite...).
  • Sa valeur (ou intensité) : Sa "puissance" en Newtons (ex: 20 N).

3. Représenter une force
On dessine une force avec un segment fléché (aussi appelé vecteurUn outil mathématique (une flèche) qui possède un point de départ, une direction, un sens et une longueur (norme).). La flèche montre le point d'application, la direction et le sens. La longueur de la flèche doit être proportionnelle à la valeur (force) en Newtons, grâce à une échelle. \[ \text{Longueur de la flèche (en cm)} = \frac{\text{Valeur de la force (en N)}}{\text{Échelle (en N/cm)}} \]


Correction : Calcul et Compréhension des Forces

Question 1 : Qu'est-ce qu'une force ? Quelle est son unité de mesure ?

Principe

Cette question porte sur la définition de base de ce qu'est une force en physique et l'unité que tous les scientifiques utilisent pour la mesurer.

Mini-Cours

Une force est une action (comme pousser ou tirer) qui peut changer le mouvement d'un objet (le démarrer, l'arrêter, le faire tourner) ou le déformer (l'écraser, l'étirer). L'unité de mesure officielle de la force dans le Système International est le Newton, dont le symbole est N.

Remarque Pédagogique

Pense à 'pousser' ou 'tirer'. Ce sont les exemples les plus simples de forces. Si rien ne bouge, c'est que les forces se compensent (comme quand tu es assis sur une chaise : ton poids pousse la chaise vers le bas, et la chaise te pousse vers le haut avec la même force).

Formule(s)

Il n'y a pas de formule pour une définition, mais on note une force avec la lettre F, souvent surmontée d'une flèche pour montrer que c'est un vecteur.

Notation d'une force

\[ \vec{F} \]

Unité de force

\[ \text{Newton (N)} \]
Astuces

Pour te souvenir, 1 Newton (1 N), c'est à peu près le poids d'une petite pomme (qui a une masse de 100 grammes). C'est la force avec laquelle la Terre attire cette pomme !

Schéma

Pas de schéma nécessaire pour une définition.

Exemples de forces
Pousser Tirer Poids
Réflexions

Comprendre la définition d'une force et son unité est la première étape essentielle avant de pouvoir les utiliser dans des calculs ou des schémas.

Points de vigilance

Attention ! Il ne faut pas confondre la force (en Newtons) et la masse (en kilogrammes, kg). Ta masse est la quantité de matière qui te compose (elle est la même sur la Terre ou sur la Lune). Ton poids est une force (la force d'attraction de la planète sur toi), il est en Newtons et il est plus faible sur la Lune !

Points à retenir
  • Une force est une action (pousser, tirer, attirer...).
  • L'unité de la force est le Newton (N).
Le saviez-vous ?

Le Newton a été nommé en l'honneur d'Isaac Newton, le célèbre scientifique anglais qui, selon la légende, a compris la gravité en voyant une pomme tomber d'un arbre. C'est lui qui a formulé les lois du mouvement qui sont la base de la physique !

Résultat Final
Une force est une action (poussée, traction...) qui peut modifier le mouvement ou la forme d'un objet. Son unité de mesure est le Newton (N).
Mini Fiche Mémo

Synthèse de la Question 1 :

  • Concept Clé : Définition d'une force (une action).
  • Unité Essentielle : Le Newton (N).
  • Piège à éviter : Ne pas confondre Masse (kg) et Force (N).

Question 2 : Quelles sont les quatre caractéristiques de la force de poussée \( \vec{F} \) ?

Principe

On doit lister la "carte d'identité" complète de la force \( \vec{F} \), c'est-à-dire l'action de Léo sur le caddie. Pour cela, on doit trouver ses 4 caractéristiques en lisant attentivement l'énoncé et en regardant le schéma.

Mini-Cours

Rappel : Les 4 caractéristiques qui définissent parfaitement une force sont :
1. Point d'application : L'endroit exact où la force s'exerce.
2. Direction : La droite sur laquelle la force agit (comme une route : elle peut être horizontale, verticale, etc.).
3. Sens : L'orientation sur cette droite (comme le sens de circulation : vers la droite, vers le haut, etc.).
4. Valeur (ou Intensité) : La "puissance" de la force, mesurée en Newtons (N).

Remarque Pédagogique

Pour une force de "contact" comme celle-ci (Léo *touche* le caddie), le point d'application est facile à trouver : c'est le point de contact. Ici, ce sont les mains de Léo sur la barre du caddie.

Hypothèses

On suppose que Léo pousse le caddie de manière parfaitement horizontale pour le faire avancer "tout droit", comme indiqué dans l'énoncé.

Donnée(s)

Informations utiles de l'énoncé et du tableau :
- Action : "Léo pousse son caddie" (implique le point de contact).
- Mouvement : "il avance tout droit" (implique la direction horizontale et le sens vers l'avant).
- Tableau : "Force de poussée", Symbole \( \vec{F} \), Valeur 20 N.

Astuces

Pour trouver la direction et le sens, pose-toi la question : "Dans quelle direction et vers où Léo doit-il pousser pour que le caddie aille vers l'avant ?". La réponse est "horizontalement" et "vers l'avant".

Analyse

C'est une déduction en 4 étapes, basée sur l'analyse de la situation et la lecture de l'énoncé :

Étape 1 : Trouver le point d'application

On se pose la question : "Où Léo touche-t-il le caddie pour le pousser ?". L'énoncé dit "Léo pousse son caddie". Le schéma le montre tenant la barre.

Le point d'application est le point de contact : les mains de Léo sur la barre.

Étape 2 : Trouver la direction

On se pose la question : "Quelle est la 'route' de la force ?". L'énoncé dit "il avance tout droit". Pour cela, Léo pousse horizontalement.

La direction est la droite du mouvement : une droite horizontale.

Étape 3 : Trouver le sens

On se pose la question : "Vers où la force est-elle dirigée sur cette route ?". Léo "pousse" pour "avancer".

Le sens est celui du mouvement : vers l'avant.

Étape 4 : Trouver la valeur

On lit la "puissance" de la force dans le tableau des données.

La valeur est lue dans le tableau : 20 N.
Schéma (Après les calculs)

Si on ne dessine que cette force \( \vec{F} \) sur un schéma simplifié du caddie, on obtient ceci :

Visualisation de la Force de Poussée \( \vec{F} \)
F Point d'app. Direction: Horizontale
Réflexions

On voit que la force de poussée est ce qui "met en mouvement" le caddie vers l'avant. C'est une force "motrice". Toutes ses caractéristiques sont logiques par rapport à l'action de "pousser".

Points de vigilance

Le point d'application est important ! Il ne faut pas dessiner cette force au milieu du caddie. Elle est appliquée à l'endroit du contact (la barre). C'est une force de contact.

Points à retenir
  • Les 4 caractéristiques sont la "carte d'identité" d'une force.
  • La force de poussée est une force de contact.
  • On trouve ses caractéristiques en lisant l'énoncé et en regardant la situation.
Le saviez-vous ?

Il existe deux grands types de forces : les forces de contact (comme Léo qui touche le caddie) et les forces à distance (comme l'attraction de la Terre sur le caddie, le Poids, qui fonctionne même sans contact !)

FAQ

Questions fréquentes sur ce point :

Résultat Final
La "carte d'identité" de la force \( \vec{F} \) est :
- Point d'application : Mains de Léo sur la barre du caddie.
- Direction : Horizontale.
- Sens : Vers l'avant.
- Valeur : 20 N.
A vous de jouer

Si Léo poussait deux fois plus fort, quelle serait la nouvelle valeur de la force (en N) ?

Mini Fiche Mémo

Synthèse de la Question 2 :

  • Objectif : Trouver les 4 caractéristiques de \( \vec{F} \).
  • Méthode : Lire l'énoncé et le tableau de données.
  • Piège : Le point d'application est au point de contact (les mains).
  • Résultat : Mains / Horizontale / Avant / 20 N.

Question 3 : Quelles sont les quatre caractéristiques du Poids \( \vec{P} \) ?

Principe

On doit maintenant trouver la "carte d'identité" d'une force très spéciale : le Poids \( \vec{P} \). C'est la force d'attraction de la Terre sur le caddie. C'est une force qui agit "à distance".

Mini-Cours

Le Poids est une force particulière ! Trois de ses caractéristiques sont (presque) toujours les mêmes pour n'importe quel objet sur Terre :
1. Point d'application : C'est le centre de gravité de l'objet (son "point d'équilibre" ou son "milieu"). On le note souvent "G".
2. Direction : C'est toujours la verticale (la droite qui passe par l'objet et le centre de la Terre).
3. Sens : C'est toujours vers le bas (vers le centre de la Terre).
Seule sa Valeur (en Newtons) change, car elle dépend de la masse de l'objet.

Remarque Pédagogique

Le Poids est la force responsable de la "lourdeur" d'un objet. Plus un objet a une masse (en kg) importante, plus son Poids (en N) sera grand. Mais attention, ce sont deux choses différentes !

Normes

Le Poids est noté \( \vec{P} \). La droite verticale est la "direction de la gravité".

Formule(s)

La valeur du Poids (en N) est liée à la masse \(m\) (en kg) par une formule que tu verras plus tard : \( P = m \times g \), où \(g\) est "l'intensité de la pesanteur" (environ 9.81 N/kg sur Terre, souvent arrondie à 10 N/kg pour les calculs simples). Pour cet exercice, la valeur est directement donnée.

Hypothèses

On suppose que le caddie est "homogène", c'est-à-dire que sa masse est bien répartie. Cela nous permet de placer son centre de gravité "G" simplement au milieu géométrique du caddie.

Donnée(s)

Le tableau de l'énoncé nous donne directement la valeur : "Poids \( \vec{P} \)", "Valeur: 50 N". Les autres caractéristiques viennent de la définition du Poids.

Astuces

Peu importe ce que fait l'objet (il monte, il descend, il est sur un toboggan, il est lancé en l'air), son Poids est TOUJOURS vertical et dirigé vers le bas. C'est la règle d'or du Poids !

Analyse

Comme pour la question 2, on déduit les 4 caractéristiques. Trois viennent de la définition de la force "Poids" et une vient des données.

Étape 1 : Point d'application (par définition)

La force "Poids" s'applique toujours au "point d'équilibre" de l'objet, son centre.

Le centre de gravité du caddie (noté G), qu'on place au milieu.

Étape 2 : Direction (par définition)

Le Poids est l'attraction de la Terre, qui tire les objets "droit" vers son centre.

La direction est toujours verticale.

Étape 3 : Sens (par définition)

La Terre nous attire "vers elle", c'est-à-dire vers le sol.

Le sens est toujours vers le bas.

Étape 4 : Trouver la valeur (par lecture)

On lit la "puissance" de cette force dans le tableau des données.

La valeur est lue dans le tableau : 50 N.
Schéma

Si on ne dessine que le Poids \( \vec{P} \) sur un schéma simplifié du caddie, on obtient ceci :

Visualisation de la Force Poids \( \vec{P} \)
P Centre de gravité (G) Direction: Verticale
Réflexions

On voit que le Poids est une force qui agit "au cœur" de l'objet et le tire vers le bas. C'est très différent de la poussée qui agit sur le bord de l'objet.

Points de vigilance

Le piège le plus classique est de confondre Masse (en kg) et Poids (en N). La masse, c'est la quantité de matière (c'est le "5 kg" sur un sac de pommes de terre). Le Poids, c'est la force (invisible) avec laquelle la Terre attire cette masse (ce serait 50 N pour ce sac).

Points à retenir
  • Le Poids est une force à distance.
  • Ses 3 caractéristiques fixes sont : Centre de gravité, Verticale, Vers le bas.
  • Seule sa valeur (en N) change en fonction de la masse.
Le saviez-vous ?

Sur la Lune, la masse du caddie serait la même (il aurait la même quantité de matière), mais la Lune attire moins fort que la Terre. Le Poids du caddie sur la Lune serait donc beaucoup plus faible (environ 6 fois moins, soit 8,3 N au lieu de 50 N) ! C'est pour ça que les astronautes font de grands sauts.

FAQ

Questions fréquentes sur ce point :

Résultat Final
La "carte d'identité" de la force \( \vec{P} \) est :
- Point d'application : Centre de gravité (milieu) du caddie.
- Direction : Verticale.
- Sens : Vers le bas.
- Valeur : 50 N.
A vous de jouer

Si Léo ajoutait un pack d'eau dans le caddie et que le poids total devenait deux fois plus grand, quelle serait la nouvelle valeur du poids (en N) ?

Mini Fiche Mémo

Synthèse de la Question 3 :

  • Objectif : Trouver les 4 caractéristiques de \( \vec{P} \).
  • Propriétés Clés : Toujours au centre de gravité, vertical, vers le bas.
  • Piège : Ne pas confondre Poids (N) et Masse (kg).
  • Résultat : Centre gravité / Verticale / Bas / 50 N.

Question 4 : Calculer la longueur des flèches (Échelle: 1 cm pour 10 N)

Principe

Maintenant que nous connaissons la valeur des forces en Newtons (N), nous devons utiliser l'échelle fournie (1 cm pour 10 N) pour les convertir en longueurs en centimètres (cm). Cela nous permettra de dessiner les flèches à la bonne taille sur notre schéma. C'est un simple calcul de proportionnalité, comme ceux que tu fais pour les cartes de géographie.

Mini-Cours

Comprendre l'échelle : Une échelle de "1 cm pour 10 N" (qu'on peut écrire 1 cm / 10 N) est un "traducteur". Elle nous dit : "Chaque fois que tu as 10 Newtons de force, tu dois dessiner 1 centimètre de flèche."
Si tu as 20 N, c'est 2 fois 10 N, donc tu dessineras 2 fois 1 cm, soit 2 cm. Si tu as 50 N, c'est 5 fois 10 N, donc tu dessineras 5 fois 1 cm, soit 5 cm.

Remarque Pédagogique

Le calcul le plus simple est une division. Pour trouver la longueur, tu prends la valeur de ta force (en N) et tu la divises par la valeur de l'échelle (en N/cm). Le résultat est la longueur (en cm). C'est beaucoup plus rapide que de compter "combien de fois 10".

Normes

En dessin technique et scientifique, il est obligatoire de respecter une échelle et de l'indiquer sur le schéma. Cela permet à n'importe qui de lire le dessin et de comprendre les grandeurs réelles, juste en mesurant les flèches avec une règle.

Formule(s)

Formule de calcul de la longueur

\[ \text{Longueur (en cm)} = \frac{\text{Valeur de la force (en N)}}{\text{Échelle (en N/cm)}} \]
Hypothèses

Nous supposons que l'échelle est appliquée de manière uniforme à toutes les forces sur le même schéma. On suppose aussi qu'on a une règle précise pour mesurer les centimètres !

Donnée(s)

Nous avons besoin des données suivantes de l'énoncé et des questions précédentes :

ParamètreSymboleValeurUnité
Force de poussée\(F\)20N
Poids\(P\)50N
Échelle-10N/cm
Astuces

Pense à un produit en croix, c'est infaillible :
Si 10 N correspondent à 1 cm...
Alors 20 N correspondent à ? cm

Le calcul est : \( (20 \times 1) \div 10 = 2 \text{ cm} \). Facile !

Schéma (Avant les calculs)

Ce schéma illustre la relation entre l'échelle (la "règle") et la force que l'on veut dessiner.

Concept de l'échelle
Échelle : 1 cm = 10 N 0 1cm 2cm 3cm 4cm 5cm ... (cm) Force F = 20 N Longueur = ?
Calcul(s)

Nous allons maintenant appliquer notre formule \(\text{Longueur} = \text{Force} \div \text{Échelle}\) pour chacune des deux forces. L'échelle est de 10 N/cm.

Étape 1 : Calcul de la longueur pour la Poussée (\( \vec{F} \))

La valeur de la force \(\vec{F}\) est de 20 N. On prend cette valeur et on la divise par la valeur de l'échelle (10).

\[ \begin{aligned} \text{Longueur}_F &= \frac{\text{Valeur de la Force } F}{\text{Valeur de l'Échelle}} \\ \\ \text{Longueur}_F &= \frac{20 \text{ N}}{10 \text{ N/cm}} \\ \\ \text{Longueur}_F &= 2 \text{ cm} \end{aligned} \]

Le calcul \(20 \div 10\) donne 2. L'unité "N" (Newton) se simplifie en haut et en bas, et il ne reste que l'unité "cm" (centimètre). La flèche pour \(\vec{F}\) mesurera donc 2 cm.

Étape 2 : Calcul de la longueur pour le Poids (\( \vec{P} \))

La valeur de la force \(\vec{P}\) est de 50 N. On applique exactement la même méthode : on divise cette valeur par l'échelle (10).

\[ \begin{aligned} \text{Longueur}_P &= \frac{\text{Valeur de la Force } P}{\text{Valeur de l'Échelle}} \\ \\ \text{Longueur}_P &= \frac{50 \text{ N}}{10 \text{ N/cm}} \\ \\ \text{Longueur}_P &= 5 \text{ cm} \end{aligned} \]

Le calcul \(50 \div 10\) donne 5. L'unité "cm" reste. La flèche pour \(\vec{P}\) mesurera donc 5 cm.

Schéma (Après les calculs)

Les calculs sont terminés. Nous savons maintenant que la flèche \( \vec{F} \) doit mesurer 2 cm et la flèche \( \vec{P} \) doit mesurer 5 cm.

Longueurs finales des flèches
F = 20 N 2 cm P = 50 N 5 cm
Réflexions

On peut voir que la force de 50 N (\( \vec{P} \)) est représentée par une flèche de 5 cm, qui est bien plus longue que la flèche de 2 cm pour la force de 20 N (\( \vec{F} \)). C'est logique : une force plus grande doit avoir une flèche plus longue ! Le dessin est proportionnel.

Points de vigilance

Attention à ne pas multiplier au lieu de diviser ! Si la force est plus grande (50 N c'est plus grand que 10 N), la flèche doit être plus longue (5 cm c'est plus grand que 1 cm). Ton résultat doit être logique.

Points à retenir
  • Pour trouver la longueur d'une flèche (en cm), on divise la force (en N) par l'échelle (en N/cm).
  • Une force plus grande doit être représentée par une flèche plus longue.
Le saviez-vous ?

Les architectes et les ingénieurs utilisent des échelles tout le temps ! Sur un plan de maison, ils peuvent utiliser une échelle comme "1 cm pour 1 mètre" (1/100e). Sur une carte routière, l'échelle peut être "1 cm pour 10 kilomètres". Le principe est exactement le même que pour nos forces !

FAQ

Questions fréquentes sur ce point :

Résultat Final
La flèche pour la force de poussée \( \vec{F} \) devra mesurer 2 cm.
La flèche pour le Poids \( \vec{P} \) devra mesurer 5 cm.
A vous de jouer

Avec cette même échelle (1 cm pour 10 N), si les frottements du sol sur le caddie avaient une valeur de 35 N, quelle serait la longueur de leur flèche (en cm) ?

Mini Fiche Mémo

Synthèse de la Question 4 :

  • Objectif : Convertir des Newtons (N) en centimètres (cm).
  • Formule Clé : \(\text{Longueur} = \text{Force} \div \text{Échelle}\).
  • Résultat : \( \vec{F} \) = 2 cm et \( \vec{P} \) = 5 cm.

Question 5 : Représenter (dessiner) les deux forces \( \vec{F} \) et \( \vec{P} \)

Principe

C'est la synthèse de tout l'exercice ! Nous allons maintenant dessiner un schéma simple du caddie (un rectangle) et y ajouter les deux flèches (vecteurs \( \vec{F} \) et \( \vec{P} \)) en respectant scrupuleusement les 4 caractéristiques que nous avons trouvées pour chacune :
1. Le bon point d'application.
2. La bonne direction.
3. Le bon sens.
4. La bonne longueur (calculée à la Q4).

Mini-Cours

Un bilan des forces (ou "diagramme des forces") est un schéma qui montre un objet (simplifié) et toutes les forces qui agissent sur lui. Chaque force est un vecteur (une flèche) qui part de son propre point d'application. Ce dessin est l'outil le plus important en physique pour comprendre pourquoi un objet bouge... ou ne bouge pas !

Remarque Pédagogique

Quand tu fais ce dessin, tu dois utiliser une règle ! Le but est d'être précis. La flèche pour 50 N (5 cm) doit être visiblement plus longue que la flèche pour 20 N (2 cm). La proportionnalité doit sauter aux yeux.

Hypothèses

Pour que le dessin soit simple, on modélise le caddie par un simple rectangle (ou une forme de caddie simplifiée). On place son centre de gravité (G) au centre géométrique.

Donnée(s)

On rassemble toutes les informations dont on a besoin pour le dessin dans un tableau récapitulatif :

ForcePoint d'app.DirectionSensLongueur (cm)
Poussée \( \vec{F} \)Mains (barre)HorizontaleAvant2 cm
Poids \( \vec{P} \)Centre gravité (G)VerticaleBas5 cm
Astuces

Commence par dessiner l'objet (le caddie). Ensuite, place les points d'application (un point "G" au milieu, un point sur la poignée). Enfin, trace tes flèches avec une règle en partant de ces points, dans la bonne direction et avec la bonne longueur.

Schéma

Voici le schéma final, qui est la réponse à la question. Le caddie est représenté par le schéma gris. Notez que la flèche \( \vec{P} \) (qui devrait mesurer 5 cm) est bien plus longue que la flèche \( \vec{F} \) (2 cm). Les points d'application sont distincts.

Résultat : Bilan des forces \( \vec{F} \) et \( \vec{P} \) à l'échelle
F 2 cm P 5 cm Échelle : 1 cm pour 10 N
Réflexions

On voit bien sur le schéma que les deux forces n'agissent pas au même endroit, n'ont pas la même direction, ni la même longueur. \( \vec{P} \) est une force bien plus grande que \( \vec{F} \). Ce schéma est la "carte d'identité" visuelle de toutes les forces (ou du moins, des deux forces étudiées) qui agissent sur le caddie.

Points de vigilance

Le piège principal est de dessiner les deux flèches en partant du même point. C'est faux ! Chaque force part de son propre point d'application : \( \vec{F} \) part du point de contact (les mains), \( \vec{P} \) part du centre de gravité (le milieu).

Points à retenir
  • Le schéma bilan (ou DCL) est la synthèse de toute l'étude.
  • On doit y respecter les 4 caractéristiques pour CHAQUE force.
  • Les longueurs des flèches doivent être proportionnelles (respecter l'échelle).
Le saviez-vous ?

L'énoncé dit que Léo avance à "vitesse constante". D'après la première loi de Newton, cela signifie que les forces se compensent ! La poussée \( \vec{F} \) (20 N vers l'avant) est en fait parfaitement annulée par d'autres forces, les forces de frottement (l'air, les roues) qui valent aussi 20 N (mais vers l'arrière). Et le Poids \( \vec{P} \) (50 N vers le bas) est annulé by la réaction du sol (50 N vers le haut).

Résultat Final
Le schéma ci-dessus est la réponse. Il montre la force de poussée \( \vec{F} \) (flèche horizontale de 2 cm vers l'avant, partant de la barre) et le Poids \( \vec{P} \) (flèche verticale de 5 cm vers le bas, partant du centre du caddie).

Mini Fiche Mémo

Synthèse de la Question 5 :

  • Objectif : Dessiner toutes les forces à l'échelle sur un seul schéma.
  • Méthode : Combiner les 4 caractéristiques (Q2, Q3) avec les longueurs calculées (Q4).
  • Piège : Respecter les points d'application (ne pas tout mettre au centre).

Outil Interactif : Calculateur d'Échelle

Utilisez les curseurs pour voir comment la longueur de la flèche change en fonction de la force (en Newtons) et de l'échelle (en Newtons par centimètre) que vous choisissez.

Paramètres d'Entrée
20 N
10 N/cm
Résultats Clés
Longueur de la flèche (cm) -
Force pour une flèche de 10 cm (N) -

Quiz Final : Testez vos connaissances

1. Quelle est l'unité de mesure d'une force ?

2. Quelles sont les 4 caractéristiques d'une force ?

3. La direction du Poids est toujours...

4. Avec une échelle "1 cm pour 5 N", une force de 25 N sera dessinée par une flèche de...

5. Le point d'application du Poids d'un objet est...


Glossaire

Force
Une action (une poussée, une traction...) capable de changer le mouvement d'un objet ou de le déformer. Son unité est le Newton (N).
Newton (N)
L'unité de mesure de la force. 1 N est environ le poids d'une petite pomme.
Poids (\(\vec{P}\))
La force d'attraction de la Terre (gravité) sur un objet. C'est une force toujours verticale et dirigée vers le bas.
Vecteur (Segment fléché)
Le dessin (une flèche) utilisé pour représenter une force. Il montre les 4 caractéristiques : son point de départ (point d'app.), sa droite (direction), sa pointe (sens) et sa longueur (valeur).
Échelle
La règle de conversion qui permet de dessiner les forces. Elle indique combien de Newtons (N) sont représentés par un centimètre (cm) sur le schéma (ex: 1 cm pour 10 N).
Centre de gravité
Le "point d'équilibre" d'un objet. C'est le point d'application de la force de Poids.
Exercice : Comprendre et Représenter les Forces

D’autres exercices de physique 6 ème: