Forces and Free-Body Diagrams · Forces et diagrammes de corps libre
| English | Français |
|---|---|
| force/fɔːs/ | travail |
| free-body diagram/friː ˈbɒdi ˈdaɪəɡræm/ | diagramme corps libre |
| newton/ˈnjuːtn/ | newton |
| weight/weɪt/ | poids |
| normal force/ˈnɔːml fɔːs/ | force normale |
| tension/ˈtenʃn/ | tension |
| friction/ˈfrɪkʃn/ | frottement |
| net force/net fɔːs/ | force nette |
Every push and pull, on one clean diagram
- A book on a table is doing nothing — yet several forces act on it at once.
- Gravity pulls down; the table pushes up; a hand might shove it sideways.
- To reason clearly, physicists strip away everything but the forces 力 on that one object.
- The result is a free-body diagram 受力图 — the single most useful sketch in mechanics.
Chaque poussée et tiraillement, sur un diagramme propre
- Un livre sur une table ne fait rien — pourtant plusieurs forces agissent dessus simultanément.
- La gravité tire vers le bas ; la table pousse vers le haut ; une main pourrait le pousser latéralement.
- Pour raisonner clairement, les physiciens éliminent tout sauf les forces 力 sur cet unique objet.
- Le résultat est un diagramme de corps libre 受力图 — le croquis le plus utile en mécanique.
What a force is
- A force is a push or a pull — a vector, measured in newtons 牛顿 ($\text{N}$).
- It has a size and a direction, so forces add like vectors, not plain numbers.
- A force always comes from an interaction between two objects.
- $1\ \text{N}$ is roughly the weight of a small apple.
Ce qu'est une force
- Une force est une poussée ou une traction — un vecteur, mesuré en newtons 牛顿 ($\text{N}$).
- Elle a une grandeur et une direction, donc les forces s'additionnent comme des vecteurs, pas comme de simples nombres.
- Une force provient toujours d'une interaction entre deux objets.
- $1\ \text{N}$ correspond approximativement au poids d'une petite pomme.
What is the SI unit of force? · Quelle est l'unité SI de la force ?
Force is measured in newtons ($\text{N}$). Joules measure energy, watts power, pascals pressure. · La force est mesurée en newtons ($\text{N}$). Les joules mesurent l'énergie, les watts la puissance, les pascals la pression.
The usual suspects
- Weight 重量 $mg$ — gravity's pull, always straight down.
- Normal force 法向力 $N$ — a surface pushing perpendicular to itself.
- Tension 张力 $T$ — a pull along a rope or string.
- Friction 摩擦力 $f$ — a surface resisting sliding, parallel to the surface.
Les acteurs habituels
- Poids 重量 $mg$ — l'attraction gravitationnelle, toujours dirigée vers le bas.
- Force normale 法向力 $N$ — une surface qui pousse perpendiculairement à elle-même.
- Tension 张力 $T$ — une traction le long d'une corde ou d'un fil.
- Frottement 摩擦力 $f$ — une surface résistante au glissement, parallèle à la surface.
Which force is always perpendicular to the surface an object rests on? · Quelle force est toujours perpendiculaire à la surface sur laquelle un objet repose ?
The · Le normal · normale force is defined as the surface's push perpendicular to itself. Friction runs parallel to the surface. · La force normale est définie comme la poussée de la surface perpendiculaire à elle-même. Le frottement court parallèlement à la surface.
Drawing a free-body diagram
- Shrink the object to a dot and draw every force as an arrow from that dot.
- Include only forces acting on the object — never forces it exerts on others.
- Point each arrow the right way; longer arrow = larger force.
- Then the net force 合力 is the vector sum of them all.
Tracer un diagramme de corps libre
- Réduire l'objet à un point et tracer chaque force sous forme de flèche partant de ce point.
- Ne comprendre que les forces agissant sur l'objet — jamais les forces qu'il exerce sur les autres.
- Orienter chaque flèche correctement ; une flèche plus longue = une force plus grande.
- Ensuite, la force nette 合力 est la somme vectorielle de toutes ces forces.
Build a free-body diagram · Construire un diagramme de corps libre
Change the applied force, friction and mass, and watch the force arrows and the net force respond. · Changez la force appliquée, le frottement et la masse, et observez comment les flèches de force et la force nette répondent.
A free-body diagram should include the forces the object exerts on other objects. · Un diagramme de corps libre devrait inclure les forces que l'objet exerce sur d'autres objets.
A free-body diagram shows only the forces acting on the chosen object, never the forces it exerts on others. · Un diagramme de corps libre montre uniquement les forces agissant sur l'objet choisi, jamais les forces qu'il exerce sur d'autres.
A block is pushed along a rough table. Select all · tout forces that belong on its free-body diagram. · Un bloc est poussé sur une table rugueuse. Sélectionnez toutes les forces qui appartiennent à son diagramme de corps libre.
All four forces act on the block. The force the block exerts on the table acts on the table, so it is left out. · Les quatre forces agissent sur le bloc. La force que le bloc exerce sur la table agit sur la table, donc elle est exclue.
Adding the forces up
- Add forces component by component, just like any vectors.
- If they balance, the net force is zero and the object keeps constant velocity.
- If they don't, the leftover net force sets the acceleration (next lessons).
- Always ask: what is the net force, and which way does it point?
Additionner les forces
- Additionner les forces composante par composante, tout comme n'importe quels vecteurs.
- Si elles s'équilibrent, la force nette est nulle et l'objet conserve sa vitesse constante.
- Si elles ne s'équilibrent pas, la force nette restante produit l'accélération (leçons suivantes).
- Se demander toujours : quelle est la force nette, et dans quelle direction pointe-t-elle ?
A crate feels $10\ \text{N}$ right and $4\ \text{N}$ left. What is the net horizontal force, in $\text{N}$? · Une caisse ressent $10\ \text{N}$ vers la droite et $4\ \text{N}$ vers la gauche. Quelle est la force horizontale nette, en $\text{N}$ ?
Take right as positive: $10 - 4 = 6\ \text{N}$ to the right. · Prendre la droite comme positif : $10 - 4 = 6\ \text{N}$ vers la droite.
The net force on an object is the ____ sum of all the forces acting on it. · La force nette sur un objet est la somme ____ de toutes les forces agissant dessus.
Forces have direction, so they combine as a vector sum, not a plain arithmetic sum. · Les forces ayant une direction, elles se combinent selon une somme vectorielle, et non une simple somme arithmétique.
The normal force is not always equal to the weight. On a slope, or when something presses down or lifts up on the object, $N$ changes. Never assume $N = mg$ — work it out from the forces perpendicular to the surface.
La force normale n'est pas toujours égale au poids. Sur une pente, ou quand quelque chose presse vers le bas ou tire vers le haut sur l'objet, $N$ change. Ne jamais supposer $N = mg$ — calculez-le à partir des forces perpendiculaires à la surface.
A crate feels $F = 10\ \text{N}$ to the right and friction $f = 4\ \text{N}$ to the left.
- Horizontal net force $= 10 - 4 = 6\ \text{N}$, to the right.
- Vertically, $N$ and $mg$ balance, so the crate stays on the floor.
Une caisse ressent une $F = 10\ \text{N}$ vers la droite et un frottement $f = 4\ \text{N}$ vers la gauche.
- Force nette horizontale $= 10 - 4 = 6\ \text{N}$, vers la droite.
- Verticalement, $N$ et $mg$ s'équilibrent, donc la caisse reste sur le sol.
A force (in newtons) is a push or pull from an interaction. A free-body diagram shows every force acting on one object as arrows from a dot. The net force is their vector sum — and the normal force is not always $mg$.
Une force (en newtons) est une poussée ou une traction provenant d'une interaction. Un diagramme de corps libre montre chaque force agissant sur un objet sous forme de flèches partant d'un point. La force nette est leur somme vectorielle — et la force normale n'est pas toujours $mg$.