La première des Trois lois du mouvement de Sir Isaac Newton, qui forment la base de la mécanique classique, stipule qu'un objet au repos ou dans un mouvement uniforme restera indéfiniment dans cet état. l'absence d'une force externe. En d'autres termes, une force est celle qui provoque un changement de vitesse ou d'accélération. La quantité d'accélération produite sur un objet par une force donnée est déterminée par la masse de l'objet.

Force et vélocité sont directionnelles

Quand les physiciens parlent de la vitesse d'un objet, ils ne parlent pas seulement de la vitesse de l'objet mais aussi la direction dans laquelle il se déplace. De même, la force a une composante directionnelle aussi bien que quantitative - une force directement opposée à la vitesse d'un objet a un effet différent sur l'objet qu'une force agissant perpendiculairement à son mouvement. En termes mathématiques, la force, la vitesse et l'accélération - qui est le taux de changement de vitesse produit par une force - sont des quantités «vectorielles», ce qui implique un élément directionnel.

Forces Agissant sur Un avion

La façon la plus simple de comprendre comment une force modifie la vitesse d'un objet est d'imaginer que cette force agit dans la même direction que la vitesse. Par exemple, les réacteurs d'un avion fournissent une force qui agit dans le sens du mouvement de l'avion, lui donnant une accélération positive et le faisant aller plus vite. D'autre part, la friction de l'air s'oppose directement au mouvement de l'avion et le ralentit; Si les moteurs s'arrêtent de fonctionner, l'avion tombera du ciel. Mais lorsque la force du moteur et la poussée ascendante de la pression de l'air sur les ailes aérodynamiques équilibrent la force de friction et les autres forces de décélération, y compris la gravité, l'avion vole à une vitesse constante vers sa destination.

Force de Gravitation

L'attraction gravitationnelle que le soleil exerce sur la Terre est un exemple de force avec une composante directionnelle importante. Parce que la force gravitationnelle agit perpendiculairement au mouvement de la Terre, elle ne change pas la vitesse de déplacement de la planète, mais elle change constamment de direction. En conséquence, la Terre se déplace dans une orbite presque circulaire. La vitesse de la Terre peut être relativement constante, mais sa vitesse est toujours changeante en raison de la force de gravitation qui la tire toujours vers le soleil. La même force gravitationnelle maintient les satellites en orbite autour de la Terre.

Diagrammes Free-Body

La relation mathématique entre la force (F) exercée sur un objet et son accélération (a) est F = m • a, où "m" est la masse de l'objet. L'unité pour la force dans le système métrique est le Newton, qui est nommé d'après Isaac Newton, le physicien anglais qui a formulé la relation. Dans le monde réel, il y a généralement plusieurs forces agissant sur un corps, chacune avec une composante directionnelle. Ces forces peuvent être de nature mécanique, gravitationnelle, électrique ou magnétique. Pour prédire le mouvement de l'objet, il est souvent utile de dessiner un diagramme de corps libre, qui est une représentation graphique de ces forces qui représente l'ampleur et la direction de chacun.