Forces and Free-Body Diagrams · Forces et diagrammes de corps libre
| English | Français |
|---|---|
| force/fɔːs/ | travail |
| contact forces/ˈkɒntækt ˈfɔːsɪz/ | forces de contact |
| field forces/fiːld ˈfɔːsɪz/ | forces de champ |
| free-body diagram/friː ˈbɒdi ˈdaɪəɡræm/ | diagramme corps libre |
| components/kəmˈpəʊnənts/ | composants |
| net force/net fɔːs/ | force nette |
The forces you cannot see
- A book lies still on a table -- so nothing is happening, right?
- Wrong: gravity pulls it down and the table pushes it up, in perfect balance.
- Every object is a tug-of-war of hidden forces.
- To solve any mechanics problem, you first have to draw those forces.
Les forces que vous ne pouvez pas voir
- Un livre repose immobile sur une table — donc rien ne se passe, non ?
- Faux : la gravité le tire vers le bas et la table le pousse vers le haut, en équilibre parfait.
- Tout objet est une lutte invisible de forces cachées.
- Pour résoudre tout problème de mécanique, vous devez d'abord dessiner ces forces.
What a force is
- A force 力 is a push or a pull one object exerts on another, measured in newtons.
- Contact forces 接触力 need touching -- the normal force, friction, tension.
- Field forces 场力 act at a distance -- gravity is the everyday one.
Ce qu'est une force
- Une force 力 est une poussée ou une traction qu'un objet exerce sur un autre, mesurée en newtons.
- Les forces de contact 接触力 nécessitent le toucher — la force normale, la friction, la tension.
- Les forces de champ 场力 agissent à distance — la gravité est celle du quotidien.
Which of these is a field · champ force (acts without contact)? · Lequel de ceux-ci est une force de champ (agit sans contact) ?
Gravity is a field force acting at a distance; friction, normal, and tension all require contact. · La gravité est une force de champ agissant à distance ; la friction, la normale et la tension nécessitent toutes un contact.
Select all · tout contact forces. · Sélectionnez toutes les forces de contact.
Normal, friction, and tension all need contact; gravity is a field force. · Normale, friction et tension nécessitent toutes un contact ; la gravité est une force de champ.
Draw a free-body diagram
- A free-body diagram 受力图 shows the object as a single dot.
- Every force on it becomes an arrow, pointing the right way, labeled.
- Draw only the forces acting on the object -- never the forces it exerts on other things.
Dessiner un diagramme de corps libre
- Un diagramme de corps libre 受力图 représente l'objet comme un seul point.
- Chaque force qui agit dessus devient une flèche, pointant dans la bonne direction, étiquetée.
- Ne dessinez que les forces agissant sur l'objet — jamais les forces qu'il exerce sur d'autres.
Build a free-body diagram · Construire un diagramme de corps libre
Add each force as an arrow and read off the net force and resulting acceleration. · Ajoutez chaque force sous forme de flèche et lisez la force nette et l'accélération résultante.
The force an object exerts on your hand belongs on that object's free-body diagram. · La force qu'un objet exerce sur votre main appartient au diagramme de corps libre de cet objet.
A free-body diagram shows forces on the object. The force it pushes back on your hand goes on your hand's diagram. · Un diagramme de corps libre montre les forces sur l'objet. La force qu'il repousse sur votre main va sur le diagramme de votre main.
Resolve into components
- Forces rarely line up with your axes, so split each into components 分量.
- On a ramp, tilt the axes along and across the slope.
- Gravity then splits into $mg\sin\theta$ down the slope and $mg\cos\theta$ into it.
Résoudre en composantes
- Les forces s'alignent rarement avec vos axes, donc divisez chaque en composantes 分量.
- Sur une rampe, inclinez les axes le long et à travers la pente.
- La gravité se divise alors en $mg\sin\theta$ vers le bas de la pente et $mg\cos\theta$ dedans.
On a ramp of angle $\theta$, the component of gravity along the slope is $mg\,____\,\theta$. · Sur un plan incliné d'angle $\theta$, la composante de la gravité le long de la pente est $mg\,____\,\theta$.
The along-slope pull is $mg\sin\theta$; the into-slope part is $mg\cos\theta$. · La traction le long de la pente est $mg\sin\theta$ ; la partie vers l'intérieur de la pente est $mg\cos\theta$.
Add them to a net force
- The net force 合力 is the vector sum of every arrow.
- Add components axis by axis: $\sum F_x$ and $\sum F_y$ separately.
- That net force is what $\sum F = ma$ then turns into acceleration.
Ajouter pour obtenir une force nette
- La force nette 合力 est la somme vectorielle de toutes les flèches.
- Additionnez les composantes axe par axe : $\sum F_x$ et $\sum F_y$ séparément.
- Cette force nette est ce que $\sum F = ma$ transforme ensuite en accélération.
Forces on a box (rightward positive):$+15\ \text{N}$, $-6\ \text{N}$, $+1\ \text{N}$. What is the net horizontal force (in N)? · Forces sur une boîte (vers la droite positif) : $+15\ \text{N}$, $-6\ \text{N}$, $+1\ \text{N}$. Quelle est la force horizontale nette (en N) ?
$15 - 6 + 1 = 10\ \text{N}$ to the right -- just add the components with their signs. · $15 - 6 + 1 = 10\ \text{N}$ vers la droite — il suffit d'additionner les composantes avec leurs signes.
If every force on an object cancels, its net force is zero. · Si toutes les forces sur un objet s'annulent, sa force nette est nulle.
Balanced forces sum to zero, so there is no net force and no acceleration. · Les forces équilibrées s'annulent, donc il n'y a aucune force nette ni aucune accélération.
A $2\ \text{kg}$ box on the floor is pushed right with $12\ \text{N}$; friction resists with $4\ \text{N}$.
- Horizontal net force: $12 - 4 = 8\ \text{N}$ to the right.
- Vertical: the normal force and gravity cancel, so $\sum F_y = 0$.
Une boîte de $2\ \text{kg}$ sur le sol est poussée vers la droite avec $12\ \text{N}$ ; la friction résiste avec $4\ \text{N}$.
- Force nette horizontale : $12 - 4 = 8\ \text{N}$ vers la droite.
- Verticale : la force normale et la gravité s'annulent, donc $\sum F_y = 0$.
A free-body diagram shows forces on the object only. The force the box pushes back on your hand belongs on your hand's diagram, not the box's -- mixing them up is the most common mistake in all of mechanics.
Un diagramme de corps libre montre les forces sur l'objet uniquement. La force que la boîte repousse contre votre main appartient au diagramme de votre main, pas celui de la boîte — mélanger les deux est l'erreur la plus commune en toute la mécanique.
A free-body diagram draws every force on an object as a labeled arrow. Split them into components along your axes, then add to get the net force ($\sum F_x$, $\sum F_y$). Only forces on the object appear -- that net force drives its acceleration.
Un diagramme de corps libre dessine chaque force sur un objet comme une flèche étiquetée. Séparez-les en composantes selon vos axes, puis ajoutez pour obtenir la force nette ($\sum F_x$, $\sum F_y$). Seules les forces sur l'apparaissent — cette force nette entraîne son accélération.