Aller au contenu principal

Les forces

Une force modélise une action mécanique. Elle possède quatre caractéristiques : point d’application, direction, sens et intensité. Son intensité se mesure avec un dynamomètre et s’exprime en newtons, symbole N. Sur un schéma, une flèche représente la force selon une échelle choisie.

Conforme au programme officiel du Ministère de l'Éducation Nationale (2025-2026) · Mis à jour le

À la fin de ce chapitre, vous saurez

  • Nommer les quatre caractéristiques d’une force
  • Distinguer direction et sens
  • Lire un dynamomètre
  • Tracer une force à une échelle donnée

PrérequisBilan des actions mécaniques · Droites et directions · Proportionnalité

Un bon cours, ça se partage.

Aide un camarade à comprendre ce chapitre. Envoie-lui cette page et révisez ensemble.

WhatsAppTelegram

Instagram : copie le lien puis colle-le dans un message.

Pourquoi introduire la notion de force ?

Dire qu’un fil tire une boîte identifie une action mais ne précise ni comment elle agit ni avec quelle intensité. Le modèle de force permet de répondre à ces questions et de comparer plusieurs actions. On peut noter la force exercée par le fil sur la boîte avec le nom de l’acteur et du système : cette précision évite d’inverser l’action étudiée.

Définition

Force : Une force est une grandeur vectorielle qui modélise une action mécanique. Sa représentation est une flèche, et son intensité est une valeur positive ou nulle exprimée en newtons.

CaractéristiqueQuestionSur le dessin
Point d’applicationOù l’action est-elle modélisée ?Origine de la flèche
DirectionSelon quelle droite agit-elle ?Droite support de la flèche
SensVers quel côté de cette droite ?Pointe de la flèche
IntensitéQuelle valeur ?Longueur proportionnelle à la valeur

La direction peut être verticale, horizontale ou oblique. Chaque direction possède deux sens possibles : vers le haut ou vers le bas pour une verticale, vers la droite ou vers la gauche pour une horizontale. Deux flèches peuvent donc avoir la même direction mais des sens opposés.

Une force se représente par une flèche dont l’origine, la direction, le sens et la longueur traduisent ses quatre caractéristiques. Physique-Chimie 3AC.
Une force se représente par une flèche dont l’origine, la direction, le sens et la longueur traduisent ses quatre caractéristiques.

Comment déterminer le point d’application ?

Pour un fil attaché à une boîte, on modélise la force au point d’attache. Pour une action répartie sur une surface, on utilise un point représentatif indiqué dans le modèle. Pour le poids, la représentation scolaire part du centre de gravité G. Le point n’est donc pas choisi uniquement pour rendre le dessin joli.

Une traction horizontale

Un fil attaché en A tire une boîte vers la droite avec une intensité de 6 N.

  1. Point d’application : A.
  2. Direction : horizontale, le long du fil tendu.
  3. Sens : vers la droite ; intensité : 6 N.

Comment mesurer une force ?

Définition

Dynamomètre : Un dynamomètre est un instrument qui mesure l’intensité d’une force. Un modèle à ressort utilise l’allongement d’un ressort et une graduation en newtons.

Méthode

Lire correctement le dynamomètre

  1. Vérifier le zéro et repérer la valeur maximale, appelée calibre.
  2. Déterminer la valeur d’une division en comptant les intervalles.
  3. Appliquer la force dans l’axe prévu sans dépasser le calibre.
  4. Lire face à la graduation et écrire le résultat en N.

Entre deux repères

Entre 0 N et 2 N, un cadran possède dix intervalles égaux. L’index est au septième intervalle après zéro.

  1. Une division vaut 2/10 = 0,2 N.
  2. La lecture vaut 7 × 0,2 = 1,4 N.
  3. Il faut compter les intervalles et non le nombre total de traits.
Un dynamomètre gradué en newtons présente un repère de lecture aligné sur la graduation 3 N.
Le dynamomètre mesure une force en newtons. On lit la graduation en face du repère : ici, 3 N.

Comment représenter une force à l’échelle ?

L’échelle relie une longueur dessinée à une intensité. Avec 1 cm pour 2 N, une force de 6 N se dessine avec une flèche de 3 cm. La longueur de la flèche n’est pas la distance parcourue par l’objet. Une flèche plus longue représente une force plus intense seulement si l’échelle reste identique.

Méthode

Tracer une flèche de force

  1. Écrire les quatre caractéristiques.
  2. Calculer la longueur grâce à l’échelle.
  3. Placer l’origine au point d’application.
  4. Tracer la direction puis la pointe dans le bon sens.
  5. Inscrire le nom de la force et rappeler l’échelle.

Une force oblique

Une force de 8 N agit en A suivant une droite donnée vers le haut. L’échelle est 1 cm pour 4 N.

  1. Longueur : 8/4 = 2 cm.
  2. La flèche part de A et suit la droite oblique indiquée.
  3. La pointe est placée du côté du haut ; une flèche horizontale serait incorrecte malgré la bonne longueur.

Attention

Ne mesure pas directement une image à l’écran pour retrouver une intensité : sa taille change avec l’affichage. Dans un exercice de mesure sur papier, l’échelle et les dimensions imprimées doivent être cohérentes. La planche illustre la méthode sans servir de règle.

Quelles erreurs éviter ?

Le newton mesure une force, pas une masse. Le kilogramme et le newton ne sont pas interchangeables. Une flèche de force ne représente pas forcément le mouvement : un objet peut subir une force vers le haut alors qu’il descend, ou rester immobile sous plusieurs forces qui se compensent. Enfin, deux forces de même intensité ne sont pas nécessairement la même force : leurs autres caractéristiques peuvent différer.

Questions fréquentes

Quelles sont les quatre caractéristiques d’une force ?

Le point d’application, la direction, le sens et l’intensité. Ces informations déterminent sa représentation par une flèche.

Quelle différence entre direction et sens ?

La direction désigne la droite support, par exemple verticale. Le sens précise vers quel côté elle agit : vers le haut ou vers le bas.

Comment représenter une force à l’échelle ?

Calcule la longueur associée à l’intensité, puis trace depuis le point d’application selon la direction et le sens. À 1 cm pour 2 N, une force de 6 N mesure 3 cm sur le dessin.

Comment mesurer l’intensité d’une force ?

On utilise un dynamomètre de calibre adapté, correctement réglé et lu dans son axe. Le résultat s’exprime en newtons, N.

Quiz : 12 questions sur ce chapitre

12 questions tirées au hasard parmi les 12 de ce chapitre : le quiz est différent à chaque visite. Une seule réponse est correcte, et vous voyez immédiatement si la vôtre l'est.

Q1Une force modélise…

Bonne réponse : une action mécanique

Le modèle précise l’action exercée sur le système.

Q2L’unité de force est…

Bonne réponse : N

Le newton est l’unité d’intensité d’une force.

Q3L’instrument adapté est…

Bonne réponse : le dynamomètre

Le dynamomètre mesure en newtons.

Q4L’origine de la flèche indique…

Bonne réponse : le point d’application

Elle localise l’action dans le modèle.

Q5La pointe indique…

Bonne réponse : le sens

Elle distingue les deux sens possibles d’une direction.

Q6La longueur traduit…

Bonne réponse : l’intensité à une échelle donnée

La longueur est proportionnelle à l’intensité.

Q76 N à 1 cm pour 2 N donnent…

Bonne réponse : 3 cm

On divise la force par la valeur représentée par un centimètre.

Q8Horizontales opposées : elles ont…

Bonne réponse : la même direction

Leurs sens diffèrent, pas leur direction.

Q9Le calibre est…

Bonne réponse : la valeur maximale mesurable

Il ne doit pas être dépassé.

Q10Une flèche de force montre-t-elle toujours le déplacement ?

Bonne réponse : Non

Force et mouvement sont des notions distinctes.

Q11Pour lire une division, on compte…

Bonne réponse : les intervalles

La différence entre repères se divise par le nombre d’intervalles.

Q12Deux forces de même valeur…

Bonne réponse : peuvent différer par leurs autres caractéristiques

Point, direction et sens restent à connaître.

Exercices corrigés

10 exercices classés du plus simple au plus difficile. Cherchez d'abord seul, puis révélez la correction rédigée étape par étape.

Exercice 1

Facile

Un fil tire en A, verticalement vers le haut, avec 3 N. Liste les caractéristiques.

Correction

Point A ; direction verticale ; sens vers le haut ; intensité 3 N.

Exercice 2

Facile

Un élève écrit « force = 5 kg ». Corrige l’unité attendue.

Correction

Une force s’exprime en newtons, N. Le kilogramme mesure une masse ; on ne remplace pas le nombre 5 sans données supplémentaires.

Exercice 3

Facile

Deux forces sont horizontales, l’une vers la droite et l’autre vers la gauche. Compare direction et sens.

Correction

Même direction horizontale, sens opposés. La direction ne suffit pas à décrire une force.

Exercice 4

Moyen

À l’échelle 1 cm pour 2 N, quelle longueur représente 6 N ?

Correction

6/2 = 3 cm. Il reste à respecter point d’application, direction et sens.

Exercice 5

Moyen

Une flèche mesure 4 cm à l’échelle 1 cm pour 3 N. Quelle intensité représente-t-elle ?

Correction

4 × 3 = 12 N. Ce calcul suppose un dessin imprimé à l’échelle annoncée.

Exercice 6

Moyen

Entre 0 et 5 N, on compte 25 intervalles. L’index est à 8 intervalles de zéro. Lis la force.

Correction

Une division vaut 5/25 = 0,2 N. La force vaut 8 × 0,2 = 1,6 N.

Exercice 7

Moyen

Une force attendue est proche de 7 N. Choisis un dynamomètre de calibre 5 N ou 10 N.

Correction

Le calibre 10 N permet la mesure sans dépasser la limite. Le modèle 5 N est inadapté à cette force.

Exercice 8

Moyen

A : 2 cm avec 1 cm pour 5 N. B : 4 cm avec 1 cm pour 2 N. Quelle force est plus intense ?

Correction

A représente 10 N ; B représente 8 N. La flèche la plus longue n’est pas forcément la plus intense si les échelles diffèrent.

Exercice 9

Difficile

Une force appliquée en A doit être verticale vers le bas et vaut 4 N. Le dessin part de B, pointe vers le haut et mesure 2 cm à 1 cm pour 2 N. Corrige.

Correction

La longueur 2 cm est correcte. L’origine doit être déplacée en A et le sens inversé vers le bas. La direction verticale est conservée.

Exercice 10

Difficile

Deux forces valent 3 N. Peut-on affirmer qu’elles se compensent ?

Correction

Non. Il faut aussi connaître leur direction, leur sens, leur droite d’action et le système qui les subit. L’intensité seule ne suffit pas.